CS212354B1

CS212354B1 - Two-bus, modular, logic system

Info

Publication number: CS212354B1
Application number: CS792377A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Jura
Original assignee: Stanislav Jura
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1982-03-26

Abstract

Vynález spadá do oboru číslicové techniky, fieší problém vytvoření jednoduchého modulárního logického systému 8 mnohostranným využitím v číslicové technice. Na jeho základě je možno vytvářet systémy procesorů univerzálních číslicových počítačů, mikroprocesorů či mikropočítačů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že použitím vstupní a výstupní sběrnice, které jsou spojeny funkčními bloky a opatřeny paralelními a sériovými přenosovými moduly, lze dosáhnout paralelní spolupráce těchto funkčních bloků, a tím zvýšit výkonnost logického systému. Funkční bloky mohou být tvořeny aritmeticko-logickými jednotkami, operačními pamětmi, pamětmi typu ROM, PROM, EPROM, případně periferními zařízeními a podobně. Sériová a paralelní přenosové moduly obsahují minimálně elektronické jednosměrné či obousměrné spínače a kombinační či sekvenční obvody. Sériové přenosová moduly ovládají průchodnost vstupní a výstupní sběrnice a paralelní přenosová moduly jednak zkracuji cestu pro některá informační signály, jednak je vhodně upravují či přetvářejí. Hlavními obory využití vynálezu jsou výpočetní technika, programová řízení výrobních strojů, robotika, mikroelektronika.The invention falls within the field of digital technology, solving the problem of creating a simple modular logic system 8 with versatile use in digital technology. On its basis, it is possible to create processor systems of universal digital computers, microprocessors or microcomputers. The essence of the invention lies in the fact that by using input and output buses, which are connected by functional blocks and provided with parallel and serial transmission modules, it is possible to achieve parallel cooperation of these functional blocks, thereby increasing the performance of the logical system. Functional blocks can be formed by arithmetic-logic units, operational memories, ROM, PROM, EPROM type memories, or peripheral devices and the like. Serial and parallel transmission modules contain at least electronic unidirectional or bidirectional switches and combinational or sequential circuits. Serial transmission modules control the throughput of the input and output buses, and parallel transmission modules both shorten the path for some information signals and suitably modify or transform them. The main fields of application of the invention are computer technology, program control of production machines, robotics, and microelectronics.

Description

Vynález ee týká dvousběrnicového, modulárního, logického systému se dvěma sběrnicemi, z nichž jedna je vstupní a druhá výstupní.The invention relates to a two-bus, modular, logic system with two buses, one of which is input and the other of output.

Modulární logické systémy tohoto typu jsou známé a používají se ve funkci zejména univerzálních, číslicových počítačů, případně mikroprocesorů. Dosavadní známá systémy tohoto druhu mají však některé nevýhody. Hlavní je ta, že nedovolují paralelní spolupráci funkčních bloků, a tím snižuji podstatně výkonnost systému. Existují ovšem logické systémy s centrální sběrnicí, které paralelní spolupráci dovoluji, ty však mají zase jiné nevýhody - a to ve slo žitosti vstupních a výstupních obvodů jednotlivých funkčních bloků.Modular logic systems of this type are known and are used mainly as universal, digital computers or microprocessors. However, prior art systems of this kind have some disadvantages. The main thing is that they do not allow the function blocks to work together in parallel, and this significantly reduces system performance. However, there are logic systems with a central bus that allow parallel cooperation, but they have other disadvantages - in terms of the complexity of the input and output circuits of the individual function blocks.

Uvedené nevýhody odstraňuje dvousběrnicový, modulární, logický systém a paralelně připojenými funkčními bloky, například ve formě procesoru, operační paměti, aritmetickologické jednotky, přídavného zařízení, s minimálně jedním přenosovým modulem, například ve formě obousměrného elektronického přepínače, dekodéru, jehož součástí je případně i blok spínačů, podle vynálezu, jehož podstatou je, že jak na vstupní sběrnici, tak na výstupní sběrnici je zapojen minimálně jeden sériový přenosový modul, přičemž paralelně k funkčním blokům jsou připojeny minimálně dva paralelní přenosové moduly.These disadvantages are eliminated by a two-bus, modular, logic system and parallel connected function blocks, for example in the form of a processor, operating memory, arithmetic unit, additional device with at least one transmission module, for example in the form of a bi-directional switch. The invention is based on the principle that at least one serial transmission module is connected to both the input bus and the output bus, and at least two parallel transmission modules are connected in parallel to the function blocks.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá ve zvýšení výkonu dvousběrnicového, modulárního, logického systému a poměrně jednoduchém řízení jeho funkce.The progress achieved by the invention consists in increasing the performance of a two-bus, modular, logic system and comparatively simple control of its function.

Některá z mnoha možných provedení vynálezu jsou schematicky znázorněna na připojeném výkresu. Obr. 1 představuje nejobecnější blokové schéma modulárního systému podle vynálezu. Na obr. 2 je schematicky znázorněno provedení se dvěma paralelními a dvěma sériovými, přenosovými moduly. Obr. 3 znázorňuje zapojení obousměrného, elektronického přepínače CMOS-SOS. Na obr. 4 je blokové schéma obousměrného, elektronického přepínače.Some of the many possible embodiments of the invention are shown schematically in the accompanying drawing. Giant. 1 represents the most general block diagram of a modular system according to the invention. Fig. 2 schematically shows an embodiment with two parallel and two serial transmission modules. Giant. 3 illustrates the connection of a bi-directional, electronic CMOS-SOS switch. Fig. 4 is a block diagram of a bi-directional, electronic switch.

Dvousběrnicový, modulární, logický systém na obr. 1 se skládá ze vstupní sběrnice £, výstupní sběrnice 2, paralelně připojených funkčních bloků £0, £0, £0, £0, £0 a dalších, které nejsou kresleny, mezi nimiž jsou paralelně připojeny paralelní přenosové moduly 11.The two-bus, modular, logic system of FIG. 1 consists of an input bus 8, an output bus 2, parallel connected function blocks £ 0, £ 0, £ 0, £ 0, £ 0 and others not drawn, in parallel parallel transmission modules connected 11.

12. 13. 14. 15 a další. Na vstupní sběrnici £ jsou situovány sériové přenosové moduly 100. 101. 102. 103 a další a na výstupní sběrnici 2 sériové přenosové moduly 200. 201. 202. 203 a další.12. 13. 14. 15 and others. The serial bus modules 100, 101, 102, 103 and others are located on the input bus 6, and the serial bus modules 200, 201, 202, 203 and others are located on the output bus 2.

Vzhledem k tomu, že při konstrukci dvousběrnicového, modulárního, logického systému nejsou vždy zapotřebí všechny přenosové moduly zobrazené na obr. 1, je na obr. 2 znázorněn systém se dvěma paralelními přenosovými moduly ) 1 a 13 a se dvěma sériovými přenosovými moduly 101 a 201. Sériové přenosové moduly 101 a 102 rozdělují modulární systém na dvě části, přičemž v každé je situován jeden paralelní přenosový modul 11 a 13. Při rozpojení sériových přenosových modulů může každá část modulárního systému pracovat samostatně - paralelní procesy. Činnost sériových přenosových modulů 101 a 201 ja řízena signály přenášenými svazky vodičů £ a 6 z řídicího funkčního bloku 20. Podobně jsou prostřednictvím svazků vodičů £ a £ řízeny činnosti paralelních přenosových modulů 11 a ££.Since not all of the transmission modules shown in FIG. 1 are always required in the construction of a two-bus modular logic system, FIG. 2 shows a system with two parallel transmission modules 11 and 13 and two serial transmission modules 101 and 201. The serial transmission modules 101 and 102 divide the modular system into two parts, one parallel transmission module 11 and 13 located each. When the serial transmission modules are disconnected, each part of the modular system can operate independently - parallel processes. The operation of the serial transmission modules 101 and 201 is controlled by the signals transmitted by the wiring harnesses 6 and 6 from the control function block 20. Similarly, the operation of the parallel transmission modules 11 and 18 is controlled by the wiring harnesses 6 and 6.

Základní funkcí sériových přenosových modulů 101 a 201 je rozpínání a spínání. To znamená, že tyto moduly musí obsahovat spínací prvky - a to buď jednosměrné, naho dvousmšrné.The basic function of the serial transmission modules 101 and 201 is to open and close. This means that these modules must contain switching elements - either unidirectional, bidirectional.

V prvém případě lze použít jako spínacích prvků běžných logických hradel například TTL.In the first case, for example, TTL can be used as switching elements of conventional logic gates.

Ve druhém případě lze použít speciální spínací prvky, znázorněné na obr. 3 a 4. Na obr. 3 znázorněný spínací prvek CMOS-SOS pro jeden vodič byl vyvinut v praxi. V buňce £0 jsou zapojeny dva tranzistory CMOS, ovládané signály po vodiči £*, případně přes invertor 80. Spínaný vodič je označen £'. Na obr. 4 je blok obousměrných přepínačů sběrnice £, tvořené svazkem vodičů, vybavený paměťovými prvky. Svazek vodičů £ slouží k ovládání funkce bloků. Skládá se za vstupní a výstupní části I, případně 111. paměťových obvodů ££ a výběrových obvodů IV. Funkce popsaných obousměrných přepínačů je známa z literatury.In the latter case, the special switching elements shown in FIGS. 3 and 4 can be used. The CMOS-SOS single-element switching element shown in FIG. 3 has been developed in practice. In the cell 60, two CMOS transistors are connected, controlled by the signals on the wire 60, optionally via an inverter 80. The switched wire is indicated with a 60 '. Fig. 4 shows a block of bidirectional busbars 8 formed by a wiring harness provided with memory elements. The wire harness 8 is used to control the function of the blocks. It consists of input and output parts I and 111, respectively, of memory circuits 44 and selection circuits IV. The function of the described bidirectional switches is known from the literature.

Předpokládejme, že dvousběrnicový, modulární, logický systém podle vynálezu představuje univerzální číslicový počítač. To znamená, že minimálně jeden funkční blok, například blok 20. tvoří procesor, minimálně jeden funkční blok, například blok £0, tvoří operační paměť . a minimálně jeden funkční blok, například blok 50.' tvoří přídavné zařízení. Dvousběrnioový, modulární, logický systém podle vynálezu je věak určený pro paralelní spolupráci více funkčních bloků současně. Může proto mít s výhodou více procesorů, více operačních paměti a větží množství přídavných zařízení. Funkce samočinného počítače je potom zhruba následující:Suppose that the two-bus, modular, logic system of the present invention is a universal digital computer. That is, the at least one function block, for example block 20, constitutes a processor, the at least one function block, for example block 40, constitutes a memory. and at least one functional block, e.g. block 50. ' forms an additional device. The two-bus, modular, logic system of the present invention is, however, designed for parallel operation of multiple function blocks simultaneously. Therefore, it may advantageously have multiple processors, multiple operating memories and a plurality of additional devices. The function of the computer is then roughly the following:

činnost celého modulárního systému řídí hlavní procesor, který zastává i funkci řídicího funkčního bloku. Jestliže to zpracovávané úlohy dovoluji, rozepíná některé sériové přenosové moduly, aby umožnil paralelní spolupráci například dvou procesorů, několika přídavných zařízení s více operačními pamětmi a podobně. Při průchodu signálu z výstupní sběrnice 2 na vstupní sběrnici £ přes paralelní přenosové moduly může docházet v těchto modulech k předzpracování přenášené informace, například vytvářením komplementů, různých typů posunů a podobně. V nejjednodušším případě mohou ovšem paralelní přenosové moduly být tvořeny přímým spojením výstupní sběrnice 2 se vstupní sběrnicí £.the operation of the entire modular system is controlled by the main processor, which also acts as a control function block. If allowed by the job being processed, it opens some serial transfer modules to allow, for example, two processors, several additional memory devices, and so on to cooperate in parallel. When the signal from the output bus 2 to the input bus 6 passes through the parallel transmission modules, the modules may undergo preprocessing of the transmitted information, for example by creating complements, different types of shifts and the like. In the simplest case, however, the parallel transmission modules can be formed by directly connecting the output bus 2 to the input bus 6.

Bylo již řečeno, že architekturu dvousběmicového modulárního systému podle vynálezu lze s výhodou použít pro konstrukci mikroprocesoru na jednom čipu. V tomto případě minimálně jeden funkční blok je tvořen aritmetickologickou jednotkou, jeden funkční blok je tvořen soustavou univerzálních registrů - zápisníkovou pamětí - a jeden funkční blok tvoří dekodér instrukcí, čtených z paměti PROM nebo RAM. Přepínače a registry, např. výstupní registr ALU, adresovací registr RAM, vstupní registr dekodéru apod., mohou s výhodou tvořit paralelní či sériové přenosové moduly.It has already been said that the architecture of the dual-bus modular system of the invention can be advantageously used to construct a microprocessor on a single chip. In this case, at least one function block consists of an arithmetic unit, one function block consists of a set of universal registers - a scratchpad memory - and one function block consists of an instruction decoder read from the PROM or RAM memory. The switches and registers, such as an ALU output register, a RAM address register, a decoder input register, and the like, may preferably be parallel or serial transfer modules.

Na obr. 1 a 2 není znázorněn rozvod časovačích a hradlovacich signálů. Tyto signály mohou být rozvedeny prostřednictvím části vodičů sběrnice, případně přídavnými svazky vodičů.1 and 2, the timing and gating signal distribution is not shown. These signals can be distributed by means of a part of the bus conductors or additional conductor bundles.

Aplikace vynálezu jsou velmi ěiroké. Hlavni použití je u zařízení výpočetní techniky při konstrukci číslicových počítačů, minipočítačů, mikropočítačů a mikroprocesorů, u řídicích jednotek přídavných zařízení samočinných počítačů a podobně. Vynález lze dále aplikovat v logických systémech programového řízení výrobních strojů, zejména obráběcích a textilních, u integrovaných výrobních úseků, v robotiee a podobně.The applications of the invention are very wide. It is mainly used in computer equipment in the construction of digital computers, minicomputers, microcomputers and microprocessors, in the control units of additional automatic computer devices and the like. The invention can be further applied in logic systems of program control of production machines, especially machining and textile, in integrated production sections, in robotics and the like.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Two-bus, modular, logic system with parallel connected function blocks, for example in the form of processor, operating memory, arithmetic unit, accessory, with at least one transmission module, for example in the form of bi-directional electronic switch, decoder in that at least one serial transmission module (100 to 103 and 200 to 203) is connected to both the input bus (1) and the output bus (2), parallel to the function blocks (10, 20, 30, 40, 50) , ...) at least two parallel transmission modules (11, 12, 13, 14,

15, .. ·) ·

1 sheet of drawings