SU711573A1 - Микропрограммное устройство с контролем переходов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области вычислительной техники, а именно, к устройствам программного и микро программного управлени  повышенной надежности. Известны устройства, в которых контроль хода программы и микропрограммы при естественной последовательности операций, а также при безусловных и условных переходах основан на использовании специальной избыточной информации в кодах команд и микрокоманд. Известно устройство, содержащее запоминающее устройство программы, счетчик адреса команд, регистр кома устройство модификации адреса схемы сравнени ,схемы сверток по mod3 1 В рассматриваемом аналоге контроль хода программы осуществл етс  поэтапно: вначале контролируетс  формирование адреса команды, затем производитс  контроль правильности обращени  по адресу. При этом дл  организации контрол правильности обращени  по адресу в каждой команде предусматриваетс  ко трольный код адреса этой команды. При обращении к запоминающему устро ству (ЗУ) этот код сравниваетс  с контрольным кодом, образованном на счетчике команд. Необходимость в запоминании контрольных кодов адресов команд обуславливает увеличение разр дности всех слов запоминающего устройства, а дл  контрол  формировани  адреса команды необходимы дополнительные схемы формировани  контрольных кодов. Отмеченные факторы ведут к значительным затратам оборуцовани , что  вл етс  недостатком рассмотренного аналога. Кроме того, недостатком данного У7тройства  вл етс  невысока  способность обнаружени  ошибок, нарушающих нормальный ход выполнени  программы. К таким ошибкам привод т сбои в цеп х выборки информации из ЗУ, в работе адресного дешифратора, так как в результате выбираетс  команда , не предусмотренна  выполн eNbiM алгоритмом. Если же при этом контрольный код ошибочно считанного слова совпадает с контрольным кодом и на счетчике команд, ошибка не обнаруживаетс . Веро тность необнаружени  подобной ошибки при испольэовании контрол  по mod 3 составл ет 0,33.

Известно микропрограммное устройство с контролем переходов, в котором дл  проверки соответстви  между данными и адресом, по которому их надо извлечь, формируетс  бит общей Четности информационной и адресной части данных 2. После считывани  данных бит четности сравниваетс  с,битом, найденным дл  адреса и информационной части данных. Наличие бита четности, как уже отмечалось выше/ не .позвол ет вы вить все возможные отклонени  от нормального хода программы, а запо1- инание контрольного кода в основной пам ти увеличивает аппаратные затраты, что  вл етс недостатками рассмотренного устройства .

Отмеченные недостатки свойственны также микропрограммному устройству с контролем переходов, в котором вместе с числом в  чейку записываетс как и в предыдущем аналоге, общий контрольный код адреса и числа 3. При считывании контрольный код адреса вычитаетс  из считанного общего кода, после чего формируетс  контрол ный код числа и сравниваетс  с кодом полученным после вычитани .

Известно устройство обнаружени  с иибок в работе электронно-вычислительной машины (ЭВМ), содержащее запоминающий блок, счетчик команд, регистр дл  запоминани  контрольной информации считываемых из ЗУ команд и схему сравнени , котора  осуществл ет сравнение контрольных сигналов с регистра контрольной информации и счетчика команд 4. На основании результатов сравнени  производитс  детектирование ошибки.

Общими дл  данного аналога и за вл емого устройства  вл ютс  запоминающий блок и схема сравнени . В приведенном аналоге контрольна  информаци  каждой команды хранитс  в запоминающем блоке, поэтому недостатками аналога  вл етс  - большие затраты оборудовани , вызванные ростом числа разр дов команд и недостаточна  обнаруживающа  способность ошибки в ходе выполнени  программы.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому устройству  вл етс  микропрограммное устройств с контролем переходов, содержащее пам ть микропрограмм, регистр микрокоманд , регистр адреса, дешифратор, аппаратуру переходов, регистр адрес возврата и схемы сравнени  5. Общми дл  расматриваемого и за вл емог устройства  вл ютс  пам ть микропрограммы с дешифратором, объединенные в за вл емом устройстве запоминающее устройство микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, аппаратура переходов, названна  в

предлагаемом устройстве, блок управлени  переходами и схема сравнени .

В данном устройстве контроль правильности пор дка следовани  микрокоманд производитс  на основе контрол  по. четности, дл  чего все адреса заполн ютс  разр дом четности адреса выбранного слова. Признак четности адреса следующей микрокоманды также вводитс  в Ксокдое слово микропрограммы и считываетс  на регистр адреса вместе с адресом.

Таким образом, в данном устройстве схема формировани  признака четности заменена дополнительным контрольным разр дом и в результате каждое слово ЗУ содержит два разр да четности.

Недостаток рассмотренного устройства - большие затраты оборудовани , обусловленные ростом числа разр дов микрокоманд.

Дл  него, как и дл  рассмотренных выше, характерна невысока  обнаруживающа  способность схем контрол .

При саиибочной работе дешифратора адреса, а также при ошибке в передаче или формировании адреса следующей микрокоманды на регистре адреса возможно ошибочное считывание из пам ти микропрограмм слова, признак чености адреса каждого из которых совпадает с признаком четности на регистре адреса. Така  ошибка не обнаруживаетс , хот  пор док следовани  микрокоманд нарушаетс , а веро тност необнаружени  ошибки составл ет 0,5.

Дл  всех известных устройств характерны недостаточна  обнаруживающа способность отклонений от нормальног хода прохраммй, а также значительные затраты оборудовани , необхо.цимые дл обнаружени  этих отклонений.

Это объ сн етс  тем, что в качестве критери  правильности хода программьз используетс  совпадение контро ных кодов адресов слов программы. В описанных выше известных устройствах использутотс  контрольные коды по mod 3 и mod 2, которые не позвол ют вы вить все возможные нарушени  последовательности выполнени  команд и микрокоманд, так как дл  них характерны высокие веро тности пропуска ошибки, составл ющие 0,33 и 0,5 сответственно .

Claims (5)

1. Использование кодоё с большей обнаруживающей способностью приведет в известных устройствах к повышению уровн  избыточности, так как возрастает число запоминаемых контрольных разр дов. Добавление разр дов ведет к росту оборудовани  разр дных цепей ЗУ и регистра микрокоманд. Кроме того, дл  формировани  контролного кода адреса следующей гдакрокоманды более сложные cxeNbj формировани  контрольных кодов, которые в частных случа х, например, в прототипе , могут быть заменены дополнител ными контрольныр-т разр дам в ЗУ Следовательно, повьш ение способности обнаружени  отклонений кода программ от нормального в известных устройст вах св зано с существенной перестро кой всего устройства и большими зат ратами емкости пам ти, Целью изобретени   вл етс  повыш ние эффективности контрол  и сокращ ние оборудовани . Поставленна  цель достигаетс  те что микропрограммное устройство с контролем переходов, содержащее бло пам ти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, блок сравнени  и блок управлени  переходами, причем выход блока управлени  переходами соединен с первым входом регистра адреса, выход которого соединен с блоком пам ти микрокоманд, выход бло ка пам ти микрокоьтанд соединен со входом регистра микрокоманд, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом блока сравнени  и вторым входом регистра адреса, выход блока сравнени   вл ет с  выходом устройства, устройство дополнительно содержит сдвигающий регистр, выход которого соединен со вторым входом блока сравнени , выход блока сравнени  соединен с установоч ным входом сдвигающего регистра, информационный вход которого соединен с выходом блока управлени  переходс,м Схема микропрограммного устройства с контролем переходов привех;еиа на чертеже. В устройство вход т блок 1 пам ти микрокоманд, регистр адреса 2, регистр 3 микрокоманд, блок 4 управлени  переходами; блок сравнени  5 и сдвигающий .регистр 6, выход 7. Дл  контрол  правильности следовани  микрокоманд в микропрограмму введены специальные контрольные микрокоманды, содержащие контрольную информацию дл  соответствующих участ ков исходной микропрограммы. Контрольна  информаци  формируетс  дп  имеющейс  микропрограммы с учетом по р дка .следовани  микрокоманд условно го и безусловного перехода на различных участках микропрограмг- ы. Так как каждый участок микропрограммы характеризуетс  определенной последовательностью значений опрашиваем логических условий и микрокоманд безусловного перехода, то контрольный код участка представл ет собой последовательность нулей и единиц, где 1 соответствует единичному значению логического услови , а О - нулевому значению логического услови  и безусловному переходу. Максимальна  величина участка микропрограммы, .охв.аченного контроль ным словом, ограничиваетс  лишь разр дностью слов ЗУ микропрограмм, а мрнимальна  ве-пичина - допустиьмми пределами увеличени  числа избыточных слов в запоминающей устройстве . Устройство работает следующим образом. По адресу, записанному на регистре адреса 2 из блока 1 выбираетс  на регистр 3 очередна  микрокоманда. Адресна  часть считанной икpoкoманды передаетс  из регистра 3 на регистр адреса 2. Если считана микрокоманда условного перехода, то значение соответствующего логического услови  из блока 4 управлени  переходами передаетс  на второй вход регистра адреса 2, где мод5 фицируетс  определенна  позици  адреса следующей микрокоманды. Значение опрашиваемого логического услови  (1 или 0) поступает также на информационный вход сдвигающего регистра б. При этом одновременно со сдвигом производитс  запись значени  логического услови  в первый разр д регистра 6. Нумераци  разр дов производитс  слева направо. Если считана микрокоманда безусловного перехода, то с выхода блока 4 на регистр адреса 2 и сдвигающий регистр 6 никакой информации не передаетс . При этом в сдвигающем регистре б производитс  сдвиг информации с записью нул  в первый разр д. В случае, если считана контрольна  микрокоманда, блок сравнени  5 производит сравнение содержимого сдвигающего , регистра б с контрольным кодом, записанным на регистре микрокоманд 3. Если при выполнении микропрограммы от предыдущей контрольной микрокоманды все переходы были произведены верно, то на выходе 1 блока сравнени  5 по вл етс  сигнал отсутстви  ошибки, свидетельствующий о совпадении содержимого сдвигающего регистра 6 и считанного контрольного кода. Сигнгш отсутстви  ошибки с выхода схемы сравнени  5 поступает на установочный вход сдвигающего регистра 6 и станавливает его в 1. После этого производитс  считыание очередной микрокоманды и двигающий регистр заполн етс  соотетствующей выполн емой микрокомане контрольной информацией. Если при выполнении какого-либо частка микропрограммы будет осущетвлен хот  бы один неправильный словный или безусловный переход, о .эта ошибка обнаруживаетс  при читывании контрольного слова в онце участка, так как в этом слуае содержимое сдвигающего региста б не совпадает со считанным конрольным кодом. В за вл емом устройстве, в отличие от известных, всегда обнаруживаютс  следующие ошибки: 1)ложные переходы внутри одного участка (возвраты, пропуски одной или нескольких микрокоманд) микропрограммы , ведущие к изменению конфигурации участка, а, следовательно , и формированию на сдвигающем регистре кода, отличного от контрольного 2)ложные выполнени  микрокоманд условного перехода (из-за неправиль ной модификации адреса или неверной выборки слова), ведущие к переходу на новую ветвь микропрограммы (переход по О вместо 1 и наоборот), а, следовательно, к несовпадению ко трольного кода с содержимым сдвигающего регистра, в позиции ложного условного перехода, В за вл емом устройстве вы вл ют также почти все ложные переходы меж , ду участками / так как в большинств случаев различные участки имеют раз ную конфигурацию и длину и полное совпадение контрольных кодов при таких перескоках, маловеро тно. Применение предлагаемого устройства в микропрограммных устройствах (и программных) управлени  реальным объектами может дать значительный эффект, так как дл  таких систем тр буетс  высока  веро тность правильного выполнени  программ управлени  Формула изобретени  Микропрограьлмное устройство с контролем переходов, содержащее бло пам ти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, блок сравнени  и блок управлени  переходами, причем выход блока управлени  переходами соединён с первым входом регистра адреса , выход которого соединен с блоком пам ти микрокоманд, выход блока пам ти микрокоманд соединен со входом регистра микрокоманд, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входом блока сравнени  и вторым входом регистра адреса, выход блока сравнени   вл етс  выходом устройства, отличающеес   тем, что, с целью повышени  эффективности контрол  и сокращени  оборудовани , оно дополнительно содержит сдвигающий регистр, выход которого соединен со вторым входом блока сравнени , выход блока сравнени  соединен с установочным входом сдвигающего регистра, информационный вход которого соединен с выходом блока управлени  переходами. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Пужинцев Н.Д. Аппаратный контроль управл ющих цифровых вычислительных машин, М., Сов.радио , 1966, с. 364.
2. 2.Акцептованна  за вка Великобритании 1297836, G Об F 11/08 29.11.72.
3. 3.Патент США 3789204 G Об F 11/10, 29.01.74.
4. 4.За вка Японии № 51-33702 G Об F 11/00 21.09.76.
5. 5.Cook Robert W., sisson William H., 3torey bomas F., Design ofa se6f-cheching microprogrom con- ° ЗЕЕЕ jraris Comput 1973-, 22, № 3, 255-262), - прототип.