SU1633402A1 - Микропрограммное устройство управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительнон технике и может быть использовано дл  управлени  специализированным устройством, работающим в реапыюм масштабе времени, или в качестве контроллера ACV технологическими процессами, обеспечивающего управление по сигналам от датчиков в штатном и аварийном режимах. Цель изобретени  - расширение области применени  за счет реализации возможности анализа комплекса логических условий и повышение быстродействи  устройства на основе обеспечени  возможности совместного хранени  и реализации в одном устройстве как подпрограмм , обладающих относитетышм приоритетом, так и подпрограмм, об- ладакнчих абсолютным приоритетом, со- ответствуклчих обработке аварийных ситуаций . Микропрограммное устройство содержит три блока пам ти микропрограмм , счетчик, мультиплексор, элементы ИЛИ, И, генератор синхроимпульсов , регистр комплекса логических условий, триггер абсолютного приоритета , два коммутатора, генератор константы единица, одновибратор.2 ил. с $ ел

Description

,.изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  управлени  специализированным устройством, р Мотающим в реальном масштабе времени, или в качестве контроллера АСУ iех- нологическими процессами, обеспечивающего управление по сигналам от датчиков в штатном и аварийном режимах .

Цель изобретени  - расширение области применени  за счет реализации возможности лтлнза комплекса логических условий и повышение быстродействи  устройства.

На фиг.1 представлена Лункциональ- на  схема устройства; на Лиг.2 - временна  диаграмма Лункционировани  устройства.

Устройство (Лиг.1) содержит пер- вый-третим 1-3 блоки пам ти микропрограмм , генератор 4 синхроимпульсов, регистр 5 комплекса логически условий , счетчик 6, мультиплексор 7, триггер 8 абсолютного приоритета, одно- вибратор 9, первым 10 и второй 11 коммутаторы, элементы ИЛИ 12-14, элемент И 15, генератор константы единица 16, группу 1/ входов одиночных

съ со

со

Is3

логических условий, группу 18 входов 1 комплекса логических условий.

Кроме этого, блок 2 пам ти имеет выходы пол  19.1 микроопераций пол  19.2 адреса, пол  19.3 логических условий и признака 19.4 условного перехода , а блок 3 пам ти - выходы пол  20.1 адреса и признака 20.2 абсолютного приоритета.

Блок 1 пам ти служит дл  хранени  и выдачи информации об адресах основных микропрограмм, а также об адресах подпрограмм, обеспечивающих работу микропрограммного устройства управлени  в аварийном режиме.

Блок 2 пам ти предназначен дл  хранени  и выдачи микропрограмм, обеспечивающих работу микропрограммного устройства управлени  в режиме основных программ и в режиме подпрограмм прерываний.

Блок 3 пам ти предназначен дл  хра нени  и выдачи адресов подпрограмм прерываний, обладающих относительным приоритетом. Считвание информации из блока 3 пам ти разрешена только при наличии единичного сигнала на входе V.

Генератор 4 синхроимпульсов служит дл  синхронизации работы функциональных элементов, вход щих в устройство .

Регистр 5 комплекса логических условий предназначен дл  приема, хранени  и выдачи значений комплекса логических условий, поступающего на входы 18 микропрограммного устройства управлени . Сигналы на его выходах определ ют часть адреса микрокоманды , хран щейс  в третьем блоке 3 пам ти.

м

Счетчик 6 служит дл  переадресации в- соответствующие моменты времени или при соответствующих услови х первого и второго блоков 1 и 2 пам ти соответственно.

Мультиплексор 7 служит дл  коммутации на первый вход второго элемента ИЛИ 14 одного из входов логических условий устройства ИЛИ 17 выхода генератора константы единица 16.

Мультиплексор 7 реализует следующую логическую функцию

Cf- D0-A,- A,... AmVD, x

гп

х А.

Aft...Amv.. .VT)h A , А2...А

где D и А ; - сигналы на информационных и адресных (управл к г(нх) входах мультиплексора,

С,

i 1,n, j 1,п.

Триггер 8 абсолютного приоритета, одновибратор 9, первый коммутатор 10, JQ второй коммутатор 11, третий элемент

ИЛИ 12, первый элемент ИЛИ 13, второй . элемент ИЛИ 14, элемент И 15 предназначены дл  управлени  режимами работы устройства.

15 Генератор константы единица 16 служит дл  организации работы устройства в режиме безусловного перехода. Принцип работы микропрограммного устройства управлени  заключаетс  п 20 следующем.

Имеетс  два микрорежима работ.. 1. Работа микропрограммного устройства управлени  по выполнению непрерываемых микропрограмм. 25 2. Работа микропрограммного уст- роства управлени  по выполнению прерываемых микропрограмм.

Каждый из видов работ имеет свои режимы.

3Q Рассмотрим режимы дл  первого макрорежима :

1.1.Режим естественной адресации, когда переадресаци  счетчика 6 осуществл етс  импульсными сигналами, приход щими на вход С(-Н) счетчика

6 от генератора 4 синхроимпульсов.

1.2.Режим безусловного перехода, когда переадресаци  счетчика 6 осуие- ствл етс  при поступлении единичного сигнала на вход счета/записи счетчика 6 с выхода второго элемента ИЛИ 14.

1„3. Режим условного перехода по нулевому логическому условию, когда дс переадресаци  счетчика 6 осуществл етс  по приходу на его вход счета/за- писи сигнала нулевого уровн , синхросигналом с второго выхода генератора 4 синхроимпульсов.

1.4. Режим условного перехода по единичному логическому условию,когда переадресаци  счетчика 6 осуществл етс  по приходу единичного уровн  на вход счета/записи.

Дл  второго макрорежима работ существуют следующие режимы:

2.К Режим прерывани  основной мик- микропрограммы по обычному комплексу логических, условий (с относительным

35

40

50

55

5

приоритетом), когда устройство нормально функционирует (не создаетс  аварийных ситуаций).

2.2. Режим прерывани  основной микропрограммы по аварийному комплесу логических условий (с абсолютным приоритетом), когда создаетс  аварийна  ситуаци .

Приоритет режимов прерывани  определ етс  уровнем сигнала, по вл ющегос  на выходах 19.4 и 20.2 второго 2 и третьего 3 блоков пам ти соответственно .

Разберем подробнее каждый из видов и режимов функционировани  устройства .

Режим 1.1, в этом режиме осуществл етс  естественна  адресаци . R нчальный момент времени счетчик 6 и триггер 8 абсолютного приоритета наход тс  в нулевом состо нии. При эт с выходов 19.3 пол  логических условий второго блока 2 пам ти микропрограмм на управл ющие входы мультиплексора 7 поступает нулевой код, в соответствии с которым на его выход по вл етс  сигнал логического нул . При этом на выходе 19.4 второго бло 2 пам ти микропрограмм, а следовательно , и на выходе элемента И 15 и на втором входе третьего элемента ИЛИ 12 присутствует сигнал логическго нул .

Первый синхроимпульс с первого выхода генератора 4 синхроимпульсов осуществл ет запись в регистр 5 комплекса логических условий комплекса логических условий, поступающего на входы 18 устройства.-

Сигналы с выходов регистра 5 комплекса логических условий поступают на первые адресные входы третьего блока 3 пам ти микропрограмм. При этом на его выходах 20.1 по вл етс  перва  микрокоманда, определ юща  адрес первой микрокоманды микропрограммы прерываний, и сигнал на выходе 20.2, определ ющий режим прерывани  .

Предположим, что по первому синхроимпульсу с первого выхода генератора 4 синхроимпульсов в регистр 5 комплекса логических условий был эа

0

5

0

5

уропн , который поступает на вход од- новибратора 9. Сигнал нулевого уровн  с выхода одно ибратора поступает на первый вход третьего элемента ИЛИ 12, чем обеспечивает нулевой уровень на выходе этого элемента.

В это врем  на выходах адреса первого блока 1 пам ти микропрограмм имеетс  код, определ ющий адрес первой микрокоманды микропрограммы работы устройства. Этот код поступает на первый информационный вход первого коммутатора 10 устройства, прохождение через который разрешено нулевым уровнем, поступающим с выхода третьего элемента ИЛИ 12 на первый инверсный управл ющий вход первого коммутатора 10. С выходов первого коммутатора 10 код адреса первой микрокоманды поступает на информационные входы счетчика 6.

Первый синхроимпульс с второго выхода генератора 4 синхроимпульсов увеличивает содержимое счетчика 6 на единицу, тем самым определ   адрес первой микрокоманды микропрограммы работы устройства.

Код адреса первой микрокоманды с выходов счетчика 6 поступает на адресные входы первого 1 и второго 2 блоков пам ти микропрограмм соответственно . При этом на выходах первого блока 1 пам ти микропрограмм по вл етс  код адреса второй микрокоманды, а на выходах второго блока 2 пам ти микропрограмм - перва  микрокоманда микропрограммы работы устройства. . Сигнал на выходе 19.4 второго блока 2 пам ти микропрограмм по-прежнему имеет нулевой уровень. С выходов пол  19.3 логических условий второго блока 2 пам ти микропрограмм на адресные выходы мультиплексора 7 по- 5 прежнему поступает нулевой код.

Сигнал нулевого уровн  с выхода 19.4 второго блока 2 пам ти микропрограмм поступает на второй вход элемента И 15, оставл   таким образом его в нулевом состо нии. С выходов 19.2 пол  адреса второго блока 2 пам ти микропрограмм на вторые, адресные входы третьего блока 3 пам ти микропрограмм поступает код адреса,

0

j

5

0

0

писан такой комплекс логических уело- ее частично определ ющий адрес второй

вий, при котором не должно происходить прерывани . Тогда на выходе 20.2 третьего блока 3 пам ти микропрограмм имеетс  сигнал нулевого

микрокоманды, информирующей об адре се второй микрокоманды прерываний. Второй синхроимпульс с первого выхода генератора 4 синхроимпульсов

микрокоманды, информирующей об адресе второй микрокоманды прерываний. Второй синхроимпульс с первого выхода генератора 4 синхроимпульсов

осуществл ет запись в регистр 5 комплекса логических условий, поступающего на входы 18 устройства. Сигналы комплекса логических условий с выходов регистра 5 поступают на первые адресные входы третьего блока 3 пам ти микропрограмм и осуществл ют его переадресацию. При этом на выходах третьего блока 3 пам ти микропрограм по вл етс  код, определ ющий адрес третьей микрокоманды прерываний.

Оп ть предположим, что пришедший на входы 18 устройства комплекс логических условий не требует прерыва- ний, тогда на выходе 20.2 третьего блока 3 пам ти микропрограмм сохранитс  сигнал нулевого уровн . Сигнал нулевого уровн  через одновибратор 9 проходит на первый вход третьего эле мента ИЛИ 12 и проходит через него, так как третий элемент ИЛИ 12 подготовлен дл  прохождени  сигнала нулевого уровн  нулевым сигналом, поступающим с выхода элемента И 15.

Сигнал нулевого уровн  с выхода третьего элемента ИЛИ 12 разрешает прохождение кода адреса второй микрокоманды работы устройства из первого блока 1 пам ти микропрограмм по первому инверсному управл ющему входу первого коммутатора 10, по первом входу второго элемента ИЛИ 14 и запрщает прохождение сигналов, поступающих из третьего блока 3 пам ти мик- ропрограмм на второй информационный вход первого коммутатора 10.

Код адреса второй микрокоманды с выходов первого коммутатора 10 поступает на информационные входы счетчи- ка 6.

Второй синхроимпульс с второго выхода генератора 4 синхроимпульсов увеличивает на единицу содержимое счетчика 6, тем самым определ   код адреса следующей микрокоманды работы устройства.

Дальнейша  работа устройства в данном режиме осуществл етс  по закону функционировани .

Режим 1.2. В это режиме осуществл етс  безусловный переход. При этом на выходе 19.3 пол  логических условий второго блока 2 пам ти микропрограмм по вл етс  код, определ ющий номер старшего из информационных входов 17 мультиплексора 7. К этому входу подключен генератор константы единица 17. Поэтому на выходе муль

5

5 0

0

Q

г

5

типлексора 7 по витс  сигнал логической единицы, который поступит на первый вход второго элемента ИЛИ 14, при этом на выходе второго элемента ИЛИ 14 также по витс  единичный уровень , который поступит на вход счета записи счетчика 6. Следовательно, в счетчик 6 будет осуществлена запись кода адреса следующей микрокоманды, определ емого кодом, присутствующим в этот момент времени на информационных входах счетчика 6.

Дальнейша  работа устройства в этом режиме осуществл етс  по закону функционировани .

Режим 1.3 (1.4. В этих режимах осуществл етс  условный переход. При этом возможен условный переход как по логическому условию, имеющему нулевой уровень, так и по логическому условию , имеющему единичный уровень.

Если кодом с выхода пол  19.3 логических условий второго блока 2 пам ти , поступаюгдам на адресные входы мультиплексора 7, выбрано логическое условие, имеющее единичный уровень, то сигнал единичного уровн  с выхода мультиплексора 7 поступает через второй элемент ИЛИ 14 на вход счета/записи счетчика 6. При этом  сно, что процесс функционировани  устройства аналогичен процессу функционировани  в режиме безусловного перехода.

Если же кодом с выхода пол  19.3 логических условий второго блока 2 пам ти микропрограмм выбрано логическое условие, имеющее нулевой уровень, то, в предположешш, что на втором входе второго элемента ИЛИ 14 имеетс  нулевой уровень, процесс функционировани  устройства аналогичен процессу функционировани  устройства в уже рассмотренном выше режиме 1, когда происходит естественна  адресаци  .

Режим 2.1. В этом режиме осуществл етс  прерывание по обычному комплексу логических условий, т.е. когда идет нормальный процесс функционировани  устройства.

Если на входы 18 устройства в соответствующий момент времени поступил комплекс логических условий,при котором разрешено прерывание, то этот комплекс логических условий дописываетс  в регистр Ь очередным синхроимпульсом , поступающа  с первого выхода генератора 4 синхроимпульсов.

Комплекс логических условий с выходов регистра 5 поступает на первые адресные входы третьего блока 3 пам ти микропрограмм и осуществл ет его пе- реадресацию.

При этом на выходе 19.4 второго блока 2 пам ти микропрограмм присутствует сигнал логической единицы. Комплекс логических условий, разре- шающих прерывание, не может быть нулевым . Поэтому, поступа  на входы первого элемента ИЛИ 13, сигналы комплекса логических условий перевод т его в единичное состо ние. Единичные сигналы с выхода первого элемента ИЛИ 13 и выхода 19.4 второго блока 2 пам ти микропрограмм поступают на входы элемента И 15 и перевод т его в единичное состо ние. Единичный сигнал с выхода элемента И 15 поступает через третий элемент ИЛИ 12 на второй управл ющий вход первого коммутатора 10, тем самым разреша  прохождение через него кода, определ ю- щего адрес микрокоманды прерывани  по обычному комплексу логических условий , поступающему с выходов третьего блока 3 пам ти микропрограмм.

Код адреса первой микрокоманды прерывани  по обычному комплексу логических условий поступает на информационные входы счетчика 6.

Единичный сигнал с выхода третьего элемента ИЛИ 13 поступает на первый управл ющий вход первого коммутатора 10. тем самым запреща  прохождение через него кода, определ ющего адрес микрокоманды, основной микропрограммы из первого блока 1 пам ти микропрограмм.

Единичный сигнал с выхода третьего элемента ИЛИ 13 поступает на второй вход второго элемента ИЛИ 14, про проходит через него и поступает на вход счета/записи счетчика 6. При этом в счетчик 6 записываетс  информаци  о коде адреса первой микрокоманды прерываний, котора  t выходов счетчика 6 поступит на адресные входы первого и второго блоков 1 и / пам ти соответственно.

После перехода устройства в новое состо ние возможны два случа .

В первом случае возобновление работы устройства после прерывани  осуществл етс  с места программы, принадлежащего такому ее участку, где также разрешено прерывание. Тогда при на

JQ 2Q 25

о

.

г

5

0

личии необходимого комплекса логических условий на входах 18 устройства осуществл етс  переход в новое место программы. Если новое место программы также принадлежит ее участку, где разрешено прерывание, процесс перехода продолжаетс  до тех пор, пока устройство не перейдет в состо ние, соответствующее участку программы, где прерывание запрещено.

Во втором случае возобновление работы устройства осуществл етс  с места программы, принадлежащего к такому ее участку, где прерывание запрещено или отсутствуют услови  прерывани . В этом случае с указанного места программы продолжаетс  обычна  работа устройства.

Режим 2.2. В этом режиме осуществл етс  прерывание микропрограммы по аварийному комплексу логических условий . При этом адреса аварийных микропрограмм записываютс  в первый блок 1 пам ти микропрограмм.

В этом режиме устройство работает следующим образом. Аварийный комплекс логических условий поступает на входы 18 устройства. По очередному синхроимпульсу, поступающему на С- вход регистра 5 комплекса логических условий с первого выхода генератора 4 синхроимпульсов .комплекс логических условий записываетс  в регистр 5.С выхода регистра 5 сигналы комплекса логических услочий поступают на первые адресные входы третьего блока 3 пам ти микропрограмм, при этом переадресу  его дл  обработки устройством аварийной подпрограммы. При этом на выходе 20.2 третьего блока 3 пам ти микропрограмм будет присутствовать сигнал логической единицы. Это значит, что выполнение этой микрокоманды обладает абсолютным приоритетом по отношению ко всем другим видам микрокоманд. Единичный сигнал с выхода 20.2 третьего блока 3 пам ти микропрограмм поступает через одновиоратор 9 на первый вход третьего элемента IDB-I 12 и переводит его в единичное состо ние . Единичный уровень с выхода третьего элемента ИЛИ 12 разрешает по - второму управл ющее входу первого коммутатора 10 прохождение сигналов через второй информационный вход первого коммутатора 10. Следовательно, на выходах первого коммутатора 10 будет присутствовать код адреса первой

аварийной микрокоманды устройства. Этот код поступает на информационные входы счетчика 6.

Единичный сигнал с ныхода третье- го элемента ИЛИ 12 поступает также на второй вход второго элемента ИЛИ 14 и переводит его в единичное состо- | ние. Уровень логической единицы поступает на вход счета/записи счет- чика 6. Тем самым осуществл етс  запись в счетчик 6 кода адреса первой аварийной микрокоманды.

Единичный сигнал с выхода одновиб- ратора 9 поступает также на первый информационный вход второго коммутатора 11 . При этом параметры одновиб- ратора 9 подбираютс  тем, что единичный импульс с его выхода как бы ждет прихода очередного синхроимпульса с второго выхода генератора 4 синхроимпульсов . На врем  действи  очередного синхроимпульса с второго выхода генератора 4 синхроимпульсов осу ществл етс  перевод второго коммутатора 11 в единичное состо ние.

По заднему фронту этого синхроимпульса осуществл етс  перевод триггера 8 абсолютного приоритета в единицу . При этом на инверсном выходе триг гера 8 абсолютного приоритета будет присутствовать сигнал логического нул , который поступит на вход блока 3 пам ти микропрограмм. Этот единичный уровень блокирует выдачу микрокоманд из третьего блока 3 пам ти. При этом на выходе 20.2 третьего блока 3 пам ти будет присутствовать сигнал логического нул . Сигнал логического нул  с выхода триггера 8 абсолютного приоритета поступит также на третий вход элемента И 15 и переведет его в нулевое состо ние. Сигнал логического нул  с выхода элемента И 15 поступит через третий элемент ИЛИ 12 на первый управл ющий вход первого коммутатора 10 и разрешит прохождение сигналов через его первый информационный вход.

По окончании аварийной подпрограммы прерываний в старшем разр де выхода 19.1 микроопераций второго блока 2 пам ти микропрограмм по вл етс  единичный сигнал конца подпрограммы прерывани . Этот сигнал поступает на второй информационный вход второго коммутатора 11. По приходу на второй управл ющий вход второго коммутатора очередного синхроимпульса с пер

0

5

5

о

5

0

5

0

5

вого выхода генератора 4 синхроимпульсов осуществл етс  перевод триггера 8 абсолютного приоритета в нулевое состо ние, чем обеспечиваетс  возможность возвращени  работы устройства в режим основных микропрограмм.

Дальнейша  работа устройства происходит по закону функционировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Микропрограммное устройство управлени , содержащее три блока пам ти микропрограмм, счетчик, мультиплексор , первый и второй элементы ИЛИ, элемент И, причем вход счетчика соединен с адресным входом первого блока пам ти микропрограмм и адресным входом второго блока пам ти микропрограмм , группа входов одиночных логических условий устройства соединена с информационными входами мультиплексора, выходы пол  логических условий второго блока пам ти микропрограмм соединены с группой адресных входов мультиплексора, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом счета- записи счетчика, выходы пол  адреса второго блока пам ти микропрограмм соединены с первой группой адресных входов третьего блока пам ти микропрограмм , выход признака условного перехода второго блока пам ти микропрограмм соединен с вторым входом элемента И, выходы пол  микроопераций второго блока пам ти микропрограмм  вл ютс  выходами устройства, отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет реализации возможности анализа комплекса логических условий и повышени  быстродействи , оно дополнительно содержит генератор синхроимпульсов , регистр комплекса логических условий, триггер абсолютного приоритета, первый и второй коммутаторы , одновибратор, третий элемент ИЛИ, причем выход пол  адреса первого блока пам ти микропрограмм соединен с первым информационным входом первого коммутатора, выход пол  адреса третьего блока пам ти микропрограмм соединен с вторым информационным входом первого коммутатора,выход

   признака абсолютного приоритета прерывании третьего блока пам ти микропрограмм соединен с входом одновиб- ратора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и первым информационным входом второго коммутатора, выход элемента II соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соеди- ней с управл ющим входом первого коммутатора , вторым входом второго элемента ИЛИ, группа информационных входов регистра комплекса логических условий  вл етс  группой входов ком- плекса логиуеских условий устройства, группа выходов регистра комплекса логических условий соединена с второй группой адресных входов третьего блока пам ти микропрограмм и с группой входов первого элемента ИЛИ, группа

   выходов первого коммутатора соединена с группой информационных входов счетчика, выход конца подпрограммы абсолютного приоритета пол  микроопераций второго блока пам ти микропрограмм- соединен с вторым информационным входом второго коммутатора,выход которого соединен с входом триггера абсолютного приоритета, выход которого соединен с входом разрешени  третьего блока пам ти микропрограмм и третьим входом элемента И, первый выход генератора синхроимпульсов соединен с входом синхронизации регистра комплекса логических условий и с вторым управл ющим входом второго коммутатора, второй выход генератора синхроимпульсов соединен с входом синхронизации счетчика и с первым управл ющим входом второго коммутатора.

   If.}

   услойиа ycjioSifH) робному родномуО

   Риг.2ПCL

   тельн. приоритетом

   прерывани  с а&с0/гнгтнб/м приоритетом (аварийный)