CN1016291B - 可编程选件的选择 - Google Patents

Abstract

数据处理系统包含一块带CPU的平板，一个主存单元，和I/O插座。每个插座适于插入一块不同的和/或类似的选用插板。每块插板按其类型的ID值用线连接。各插板上的软件可编程选用寄存器存贮参数。在初始加电时，准备程序恢复和存贮I/O插板和主存的插槽单元中的适当参数，板上的各插板分配一个位置。每个插槽位置适于存贮与插入插板有关的参数及ID值。带插槽位置的主存贮器是一种非易失存贮器。

Description

本发明涉及数据处理系统，该系统具有许多插座或插槽，可连接器件插板，特别是，其中每个插板存贮有标识值，据此，插板的操作数据在加电时被初始化。

通常，小型计算机系统的用户不具有熟练的编程技巧，为了使系统结构简化以满足用户的要求，已经建议了采用用户明了的可编程参数开关。但是，这样构成的系统所需要的程序复杂、易于出错、并且费时。本发明改进的目标就是：只要插板在插槽内没有改变，即不增加也不减少的情况下，大大地减少在用户能够在系统上进行有效的工作之前的那段因再次加电或系统掉电后的系统重置而造成的时延。

特别是，本发明的目的是在数据处理系统重新加电时自动有效地将参数数据置于插入该系统的插板中，无需改变、增加或移去断电后的插板。

在本发明所改进的系统中，给每块插板类型提供一个独特的ID（标识），标识值在每块插板上是硬件实现的。另外，在每块插板上还提供一个寄存器用以存贮参数数据，例如，地址因子（在需要时可编程改变插板的I/O地址空间），优先级，状态以及其它系统信息，如在系统处理器和插板之间或插板和插板之间进行有效数据传送的信息。

当系统采用两个或多个相同的插板类型时，参数数据可被用于允许在不同的优先级上使用插板或使冗余插板处于不工作状态。

一部分主存贮器拥有备用电池。当系统电源发生故障或关断时，可使用备用电池向这部分主存贮器供电。利用这部分非易失存贮器为相关的插板参数数据和插入相关插槽的插板的ID值提供存贮位置（每个I/O插槽对应一个位置）。

对构成的系统进行第一次初始化时，为了建立和/或取出连接到系统上的插板所需要的所有参数数据，需要执行一个复杂的程序，一消除系统资源的冲突，二则将这些数据存入适当的插板寄存器和存贮器插槽的位置之中。

掉电之后，运行一个简单的准备程序，比较每块插板的ID和存贮在相关插槽位置中的ID值，就可以确定插板是否有所改变。若比较结果证明插槽的插板没有改变或插板的插槽位置没有改变，那末，该程序将存贮器插槽位置的参数数据传送到相关的插板寄存器。这时系统就作好了进行正常操作的准备。

系统构成和初始化之后，在正常操作期间提供一条反馈线来表明使用选择的结构，调用程序核查每个插板对给定选用资源的响应以检测是否重复使用了一种选择资源。

本发明改进的这些和其它一些特性从下面的详细介绍中和附图中可以明显地看出来。附图计有：

图1为改进的系统的分段框图。

图2为总结构。

图3示出准备程序采用的某些逻辑。

图4示出图3中某些逻辑的定时。

图5示出由测试程序用于检测选择的I/O插板是否正确的逻辑。

图6和图7为流程图，用于对本系统中的准备程序作简单的说明。

图1以集成电路制成的台式计算机系统的形式示出本发明的实施例。该系统的特点是以用户明了的方法为所连接的外部设备建立寻址和其它可变系统资源的参数，这样用户就没有设置测试开关以及跟着而来的复杂准备程序等等之劳苦。通过重新分配参数也减少或消除了系统资源的冲突。其它参数还包括优先级和状态比特，该比特允许两个相同选用连接共存。

系统板1包括多个插座或插槽2-0至2-7。I/O选用插板5-0至5-7可互换地插入这些插槽。插板可控制各种各样类型的外部设备（磁盘驱动器、打印机等）和添加存贮器。这些添加存贮器都集中于相关的插板上或经外部连接器连接到相关的插板上（未示出）。板1也包括组成中央处理系统的各种部件，如中央处理单元（CPU）8，RAM主存贮器模块9、10、11，直接存贮器存取（DMA）控制12，定时控制13，插槽地址译码器14，这些部件的功能将在下面介绍，另外还有其它的逻辑部件，由于这些部件与当前讨论的问题无关，所以都集中在15中，还有电源16以及总线17，该总线将中央处理部件互相连接起来并与所连接的外部设备相连。总线加粗的部分代表多地址线17b、数据线17c和控制线17a（图2）。

在准备程序执行期间，插槽2-0至2-7可在总线17的地址线上由“插槽地址”信号寻址。在正常的程序期间，驻留在插槽内的插板可在地址线上由“I/O地址”信号分别寻址。插槽地址和I/O地址是区分开的不同值，它们分别相关于插座的物理位置和当前所连设备的类型。许多不同类型的设备是可以分别连接到系统的少量插座的一个上去的。

在图示中，其中的一个存贮器模块，即模块10，是非易失存贮器。在系统掉电时，它存贮有关插槽2-0到2-7以及其相关插板的信息。例如，该模块可以由电容存贮电路的陈列组成，即由众所周知的互补型金属氧化物硅（CMOS）型半导体电路组成。该模块无论在系统加电时或系统断电后由电池电源18供电都可正常操作。在这个模块内，分开的可寻址空间被分配到各个插槽供存贮与插槽有关的某些信息。正如所示，这些信息包括标识值ID，寻址因子AD，优先级值PR，状态比特S以及其它的信息O。

下面将介绍的一个特性是当插槽的配置从上次掉电以来没有改变时，利用存贮于非易失存贮器中的上述这些信息来加速系统初始化（图7），从而减少用户必须等待的时间，即减少在系统电源开关置于接通（未示出）或在系统或通道复位之后开始有效应用的这段时间，在图6（初始化）或图7（事先准备）中示出了两者在复杂性和所需步数上的区别。

为了介绍本发明所改进的内容，仅选择插座5-7作为所有插板相关逻辑的代表而加以详细介绍。驱动器电路20是在工厂里预先连好线的，在下面介绍的条件下该驱动器传送一组可唯一标识插板类型和相关外部设备的标识信号ID。

寄存器21存贮用以控制插板和系统之间通信的参数信息。如同模块10的内容一样，这些参数信息计有：地址因子AD、优先级值PR、状态比特S和其它信息O。这些信息是由中央系统在加电初始化时设置的（图6），该系统的特性是，如果自上次系统掉电以来插槽的条件没有改变，就直接以相对快的速度将信息从非易失存贮器10传送到寄存器21（图7），如果插槽情况改变了，就要求系统 执行那个长的程序（图6）以恢复和/或发展部分或全部信息，然后将恢复的信息传送到存贮器10和插板寄存器21。

控制逻辑22和译码逻辑23控制插板5-7对出现在总线17上的I/O地址响应，当系统加电之后，开始时仅能通过插座和地址总线部分对插板寻址。但在加电过程结束后，在寄存器21中的AD值就可控制译码器23去检测与独特的插板类型有关而与插座位置无关的补缺或替换的I/O地址。根据这样的检测，优先值PR和状态比特S以及控制逻辑22一起确定何时插板和总线17之间可以交换数据。在L.Eggebrecht著的并于1983年出版的“Interf-acing    to    the    IBM    Personal    Computor”一书中的P130，P131中介绍并示出用AD值，译码器23和逻辑22检测I/O地址的一种方法。

操作时，在其加电过程中，中央系统独立地对选用插座寻访，通过在总线上发送相关的“插槽地址”信号，该信号只能由译码器14检测，并形成不同的准备激活（或插板使能）线ECO-ECE，再通过插座2-0到2-7直至所连接的插板5-0至5-7上。一旦激活一条线之后，如果相关的插座是空的，则返回给系统一个16进制数FFFF，于是系统便终止关于那个插座的进一步操作，如果该插座上插有一块插板，被激活的线连同在总线17上的附加地址信号以及在相关插板上的条件逻辑22就使得驱动器20传送上面所述的ID信号，该信号标识相关的插板和设备类型。系统的CPU将存贮于存贮器10中与相关插槽相对应的ID值与被返回的ID信号进行比较并且设置一个表示比较结果是相同还是不同的指示。这个指示将作为下一步程序处理的有效分支条件以使相关的插槽采取确定的动 作。

若上面所述的指示指出的比较结果是匹配的，并且所有其它的条件都没有改变，接着的程序过程将把AD、PR、S和O这些当前存贮在存贮器10的相关单元中的值传送到相关插板并存贮于其寄存器21中。如果这个指示指出的比较结果是不匹配的并且所传送的ID示出在相关的插槽中插有一块插板，则处理器8使用该被传送的ID和出现在其它插槽中的信息通过描述插板资源要求和替换的文件来为此相关的插板恢复和/或发展一组新的AD、PR、S和O值。在所有的插板值都是建立起来之后，按顺序传送各插板的值，首先传送到存贮器10中相应的插槽单元中，然后再传送到相关的插板寄存器21之中。

若插座的状态已经改变，那么询问该插座时就会得出不匹配的比较结果。在上次掉电之前，如该插座是空的，则存贮于寄存器10中相关于该插座的ID值应是FFFF，如该插座有插板，则存贮于存贮器10中相关于该插座的ID值应是最后插在该座中那个插板的ID值。所以，若一块插板插进以前是空的插槽，或更换了插槽的插板（更换的插板具有不同的ID）时，就会得出不匹配的比较结果。过时就有必要使系统为该插板去恢复和/或发展新的AD、PR、S和O值。

如上所述，直到所有的插板状态都是被查清之后，系统才能处理不匹配指示。这是因为分配给任意插板的优先级以及在某些情况下的地址和状态值关系到其它插槽中的插板。当插入的两块插板具有相同的标识ID，或为提供冗余备份以备设备发生故障时使用或提供附加的设备能力时，地址和状态值是相关的。在后一种情况下，在正常系 统操作期间，状态值可用于使备份设备处于工作状态，或使用优先值使两个设备虽然都处于工作状态但却以不同的优先级进行工作。

在本实施例中，系统信息存贮于模块10的8个插槽位置（仅示出3个一30，31，32）中，以寄存5-0至5-7八块插板的信息，每个插槽位置是四个字节，七块特征插板共28个字节，插板的ID存贮在前两个字节中，开关（参数）设置在后两个字节中，每块插板上相关的ID和参数数据分别存贮于驱动器20和寄存器21之中。

图3简略示出板1上及特征板5-7上在准备程序期间，读出插板标识ID以及将参数存贮于寄存器21的某些逻辑，图3中分配给每个特征插板上的某些部件的16进制I/O地址值如下：

096-插座选择值（一个字节）

100，101-ID驱动器20（两个字节）

102，103-参数寄存器21（两个字节）

这些都是“哑”地址，是在准备操作期间处理器8经插槽访问I/O插板和部件时使用的。地址096选择插槽地址译码器14的逻辑（38，39）以便将插板选择值存入插槽寄存器40，并在诊断期间读出这个值。图3中地址线A₀和A₁形成低位地址值00，01，02和03用以选择部件20和21，当地址线A2上的逻辑，信号提供了最高位数字值1时，A0，A1，和A2就与地址总线17b的相应比特线相连（图2）。

图3详细示出有关插槽地址译码器14和插板7的控制逻辑22的逻辑。这些逻辑都是图6和图7准备程序使用的。为了简化讨论，假定每次寻址2字节，即一个周期，在总线上传送二个字节数据。因 此译码地址101为地址101和100选通两个字节。

插槽寄存器40受程序控制用以存贮一个3比特的值（000-111），它相应于一个将被访问的插槽（2-0至2-7）。译码电路41将这三比特的二进制数值变换成8条线上的1输出，这种变换仅当输入线42上的信号选通之后才能实现。每条输出线（如EC7）都经相关的插槽连到插在插槽上插板上。在准备程序期间，若译码电路43译出一个地址，该地址处于0100-0103范围内，就在线42上产生一个输出以选通在线40上的值，使得插板准备线（如EC7）有一个输出（参见图4），该输出即为总线17的控制线17a上的一个输出。

将EC7上的这个输出加到与门44和45上，地址线A2也连到门44和45上，I/O读出线IOR和I/O写入线IOW（从控制17a译出）分别连到门44和45。门44的输出46连到译码器电路47和48，门45的输出49连到译码电路50，译码48的输出51连到ID驱动器电路20，译码50的输出52连到参数寄存器21。

在图7所示的事后准备程序期间，从插板7取ID时，处理器8强迫A2为负（逻辑1），A1，A0为逻辑01（地址101）。EC7为负（图4）。当IOR变为负，门44在46产生输出以产生51的输出，该输出选通20中的插板ID值到数据总线17C上。处理器8将此ID与存贮器10中相关插槽位置上的ID进行比较，若两个ID匹配，则处理器8将在插槽位置32（图1）的参数值传送到数据总线17C上并强迫A2，A1，A0为逻辑111（地址103）。稍后，处理器8发出IOW使得门45在49上产生一输 出信号，这将把50的输出通过线52连到寄存器21使得总线17C上的参数值选通到寄存处21。在诊断程序期间，是用译码47的输出53将参数寄存器的输出经门54选通到总线17C上的。

如同上面所讨论的准备程序，在ID取数操作期间，若被寻址的插座是空的，则返回的ID为十六进制数值FFFF。图3中示出了取得这一结果的方法。在IOR周期期间内，通过或电路61的任意一条使能插板线EC1-EC7上的负变信号以及通过在IOR上的负变信号，将选通预先连好线的电路60以强迫总线17为全“1”。如果插板是插在已被寻址的插座之中，与此同时其TD被选通总线17上，该ID中所有的逻辑O应取代60的逻辑1，以在总线17上正确的再生ID。

在图6和图7的初始化准备和事后准备程序期间，以类似的方法使用图3的逻辑。

当两个相同的插板（相同的ID）连到两个I/O插槽且希望使两个插板都工作时，则可在一个优先级上为第1块插板分配一个标准I/O缺省地址、在另一个不同的优先级上为第2块插板分配另一个I/O地址。

然后，在诊断程序期间，使用图5的逻辑去确定是否每块插板都正确地响应其相关的I/O地址，当适当的代替地址因子AD贮于寄存器21中且其最低位比特是导通（该插板是处于工作状态）时，若总线17b上的地址符合该替代地址，则地址译码逻辑23对总线17b上的地址译码。类似地，如果在总线17a上的优先级值等于在寄存器21中的PR且该插件工作比特是导通的，则优先级译码电路55产生输出。如果逻辑23和55都产生输出，那么与门56就 会在线57上产生一反馈信号，该信号将板1上寄存器58中的一个比特置1。在程序控制下，CPU8将读寄存器58以便确定正确响应I/O替代地址的块且只唯一的块插板，然后复位寄存器58，为了诊断的目的，在其它相同插板上的类似电路将响应缺省I/O地址和适当的优先级以给寄存器58中的另一比特置数。

就以上所介绍的本发明实施例而言，很明显，对于那些熟悉这个领域的技术的人，完全可以作到在不失本发明精神的前提下进行多种变化和修改。因此本发明希望，只要所作的改变和修改符合本发明的精神，则这些变化和修改均属本发明的范畴。

Claims (13)

1、一种数据处理系统，具有多个用于连接不同类型插板的I/O插槽，其中插板上设有永久存贮指明该插板类型标识值的装置，所述系统其特征为包括：

非易失存贮装置，在所述系统断电之前，在其分配给各I/O插槽的存贮单元中，存贮与所述插槽相连插板的标识值及参数数据；

比较装置，在所述系统通电时工作，将插入的插板上的存贮的标识值与非易失存贮装置存贮的对应于该插板插入槽的标识值进行比较；以及

响应所述比较装置指明标识值比较为一致的输出，将对应的非易失存贮装置单元中存贮的参数数据写入各相关插板中的装置。

2、根据权利要求1的数据处理系统，其特征为：

所述比较装置包括询问每个I/O插槽的装置，获取与插槽相连插板的标识值，在被询问插槽是空的时，产生唯一的零标识值;

所述非易失存贮器将零标识值存入每个对应于发现为空的I/O插槽的单元内;以及

所述比较装置还在系统加电时工作，将询问空插槽而产生的零标识值与非易失存贮器单元中对应该插槽的标识值相比较，以确定该插槽在该系统先前断电时是否带有插板。

3、根据权利要求1所述系统，其中数据处理系统包括一个系统处理单元;所述系统其特征为包括：

在插板上的反馈线;以及

在插板上，响应插板选择输入信号及插板上存贮的参数数据，有效地使插板通过反馈线选向系统处理器发送一信号指明该插板已被选择的装置。

4、根据权利要求1所述系统，其特征为：

所述比较装置包含询问每个I/O插槽的装置，获取与插槽相连插板的标识值，在被询问插槽是空的时，产生规定的标识值;

所述非易失存贮器将规定的标识值存入每个对应于空插槽的单元内;以及

所述比较装置还在系统加电时工作，将询问空插槽而产生的规定的标识值与非易失存贮器单元中对应该插槽的标识值相比较，以确定该插槽在该系统先前断电时是否带有插板。

5、一种在数据处理系统中自动配置插板参数数据的方法，所述系统具有许多I/O插槽，可更换地插入所述插板，每个所述插板永久地存贮一个指明其插板类型的标识值，该方法其特征在于：

将与所述插槽相关信息以非易失随机存取的形式存入存储装置，该信息包括表征在系统上次断电时各插槽上所带插板的标识值及与唯一分配给插板的I/O地址相关的地址信息;

当每次系统加电时，连续寻问所述插槽并接收从每个插槽传回的标识信号，该信号表示了插槽上无插板或插槽上当前所带插板的表征;

将所述标识信号与所述非易失形式存贮的相关插槽的标识值比较;

如果标识信号与相关标识值相符，就将以非易失形式存贮的相关地址信息传送给插板上的寄存器，如果标识信号与相关标识值不相符，就产生新的地址信息;

将所述新地址信息与标识信号一起以非易失形式存入先前地址信息及标识值存贮处;以及

将所述新地址信息传送给当前所连插板上所述寄存器。

6、根据权利要求5所述方法，其特征在于：

所述参数数据包括表示插槽中无插板的唯一参数组;及

所述比较步骤包括根据插槽中无插板的探测产生所述唯一参数组的步骤，以确定对应该插槽而存贮的参数组是否等于唯一参数组。

7、一种插板，可插入许多输入/输出（I/O）插槽中的任一个，使该插板与数据处理系统相连，并具有驱动电路装置，用以向所述数据处理系统传送一组标识信号、该信号唯一表征了该插板类型及相关联的外围装置，其特征在于包括：

参数存贮装置，用于存贮在插板插入时由所述数据处理系统传来的参数信息信号，该信息信号包括用于控制插板与所述数据处理系统之间通信的地址因子、优先值和状态信息;及

地址译码装置，与所述参数存贮装置相连，并可与所述数据处理系统相连，用于检测唯一与独立于插槽地址的插板类相关的故障或交错I/O地址。

8、根据权利要求7所述的插板，其特征在于包括：

控制装置，与所述驱动电路装置相连并包括驱动起动装置，用于启动所述驱动电路装置。

9、根据权利要求8所述的插板，其特征在于：

所述控制装置还包括插板编程装置，用于响应所述数据处理系统产生的第一控制信号，将参数信息信号传送给所述参数存贮装置。

10、根据权利要求9所述的插板，其特征在于：

所述控制装置还包括参数存贮读出装置，用于响应所述数据处理系统产生的第二控制信号，将所述参数存贮装置中存贮的参数信息信号输出到所述数据处理系统。

11、根据权利要求7所述的插板，其特征在于包括：

诊断支持装置，用于向所述数据处理系统产生一返馈信号，响应所述系统上执行的诊断程序，指明所述插板是否正确对应其I/O地址和任何指定优先级。

12、根据权利要求11所述插板，其特征在于：

所述诊断支持装置包括所述地址译码装置并且还包括一个优先级译码装置，用于将所述诊断程序所选插板的优先级与所述参数存贮装置中存贮的优先值相比较。

13、根据权利要求12所述的插板，其特征在于：

所述诊断支持装置还包括门装置，用于产生所述反馈信号作为所述地址译码装置和所述优先级译码装置所产生的输出信号的函数。

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