CS237650B1 - Zapojení pro ochranu paměti mikropočítače - Google Patents

Abstract

Vynález řeči usnadnění ladění programů a zvýěení spolehlivosti mikropočítačových systémů pro řízení v reálném Sase. . Docílí se toho zapojením logických komparátorů, paralelních výstupů mikropočítače, součtových a součinových hradel do dvou paralelních kanálů. Vzájemná spojení obou kanálů je v adresní sběrnici mikropočítače, řídieí sběrnici mikropočítače, obvodu logického součtu podmínek a obvodu logického součinu podmínek. Poslední dva obvody jsou přes výstupní součtová hradlo zapojeny na přerušovací systém mikropočítače. Zapojení lze využít ve všech oborech národního hospodářství, ve kterých jsou využívány vývojová mikropočítačová systémy.

Description

Vynález se týká zapojení pro ochranu paměti mikropočítače, zejména při použiti mikropočítačů pro řízení procesů v reálném Sase.

V dosavadní praxi dochází k přepsání obsahu operační paměti buď chybou programu, zejména ve fázi ladění, nebo náhodnou chybou centrální jednotky mikropočítače, na příklad následkem průmyslového rušení. Při ladění programů může vzniknout situace, kdy se velmi obtížně hledá místo v programu, které přepisuje stávající obsah v paměti, protože obvykle dochází k havárii ladicího programu nebo operačního systému. Potom není možno určit obsahy registrů a čítače instrukcí v okamžiku havárie. Při provozu v reálném čase dojde na určitou dobu k vyřazení řídicího systému z provozu, nebot musí zasáhnout obvod časová kontroly a provést restart systému.

Tyto nevýhody z velké části odstraňuje zapojení pro ochranu paměti mikropočítače podle vynálezu. Jeho podstata záleží v tom, že první paralelní výstup mikropočítače je přes první logický komparátor a druhý paralelní výstup mikropočítače je přes druhý logický koapardtor zapojen na adresní sběrnici mikropočítače. Jednotlivé výstupy prvního paralelního výstupu mikropočítače jsou zapojenýma první součinové hradlo prvního kanálu, druhá součinová hradlo prvního kanálu, třetí součinové hradlo prvního kanálu, čtvrté součinová hradlo prvního kanálu, páté součinové hradlo prvního kanálu, šesté součinové hradlo prvního kanálu, obvod logického součtu podmínek a obvod logického součinu podmínek. Jednotlivé výstupy druhého paralelního výstupu mikropočítače jsou zapojeny na první součinové hradlo druhého kanálu, druhá součinové hradlo druhého kanálu, třetí součinová hradlo druhého kanálu, čtvrté součinové hradlo druhého kanálu, páté součinové hradlo druhého kanálu a Šestá součinové hradlo druhého kanálu. Jednotlivé výstupy prvního logického komparátoru jsou zavedeny na druhá ▼stupy prvního součinového hradla prvního kanálu, druhého součinového hradla prvního kanálu a třetího součinového hradla prvního kanálu. Výstup prvního součinového hradlaprvního kanálu je zapojen na první vstup prvního součtového hradla prvního·kanálu, na jehož druhý vstup je zapojen výstup druhého součinového hradla prvního kanálu a na jehož třetí vstup je zapojen výstup třetího součinového hradla prvního kanálu.

Jeho výstup je zapojen na druhá vstupy čtvrtého součinového hradla prvního kanálu, pátého součinového hradla prvního kanálu a šestého součinového hradla prvního kanálu. Výstup čtvrtého součinového hradla prvního kanálu je zaveden na první vstup druhého součtového hradla prvního kanálu, na jehož druhý vstup je zaveden výstup pátého součinového hradla prvního kanálu a na jehož třetí vstup je zaveden výstup šestého součinového hradla prvního kanálu. Výstup druhého součtového hradla prvního kanálu je zapojen na druhá vstupy obvodu logického součtu podmínek a obvodu logického součinu podmínek, jejichž výstupy jsou zapojeny na jednotlivá vstupy výstupního součtového hradla, zapojeného na přerušovací systém mikropočítače. Jednotlivé výstupy druhého logického komparátoru jsou zavedeny na druhé vstupy prvního součinového hradla druhého kanálu, druhého součinového hradla druhého kanálu a třetího součinového hradla druhého kanálu. Výstup prvního součinového hradla druhého kanálu je zapojen na první vstup prvního součtového hradle druhého kanálu, na jehož druhý vstup je zapojen výstup druhého součinového hradla druhého kanálu a na jehož třetí vstup je zapojen výstup třetího součinového hradla druhého kanálu. Jeho výstup je zapojen na druhé vstupy čtvrtého součinového hradla druhého kanálu, pátého součinového hradla druhého kanálu a Šestého součinového hradla druhého kanálu. Výstup čtvrtého.součinového hradla druhého kanálu je zaveden na první vstup druhého součtového hradla druhého kanálu, na jehož druhý vstup je zaveden výstup pátého součinového hradla druhého kanálu a na jehož třetí vstup je zaveden výstup Šestého součinového hradla druhého kanálu. Výstup druhého součtového hradla druhého kanálu je zapojen na třetí vstupy obvodu logického součtu podmínek a obvodu logického součinu podmínek. Jednotlivé výstupy řídicí sběrnice mikropočítače jsou zapojeny na třetí vstupy čtvrtého součinového hradla prvního kanálu, pátého součinového hradla prvního kanálu, šestého součinového hradla prvního kanálu, čtvrtého součinového hradla druhého kanálu, pátého součinového hradle druhého kanálu « šestého součinového hradla druhého kanálu.

Výhodou zapojení pro ochranu paměti mikropočítače j^odle vynálezu je urychlení ladění programů a zrychlení restartu při výpadku systému pro řízení v reaálném čase, protože je zabráněno přepsání obsahu operační paměti a je možno zjistit příčinu pokusu o porušení hranic pracovní oblasti programu. Vynález poskytuje i možnost kombinace dvou shodných Jednotek ve složitějších systémech. Potom je možno vymezit oblast povolenou pro zápis i čtení, jinou oblast pouze pro čtení nebo volání podprogramů i podobně.

Příklad zapojení je v blokovém schématu nakreslen na připojeném výkrese.

Z adresní sběrnice £ mikropočítače vychází první a druhý kanál zapojení pro ochranu paměti mikropočítače. V prvním kanálu je na adresní sběrnici £ mikropočítače zapojen přes první logický komparátor 101 první paralelní výstup 102 mikropočítače. Jeho jednotlivé výstupy jsou zapojeny na první vstupy prvního součinového hradla 103. druhého součinového hradla 104. třetího součinového hradla 105. čtvrtého součinového hradla 107. pátého součinového hradla 122. šestého součinového hradla £££ a dále prvků, ve kterých se první a druhý kanál spojují, to je obvodu £ logického součtu podmínek a obvodu £ logického součinu podmínek. Jejich výstupy jsou zapojeiiy na dva vstupy výstupního součtového hradla 5. spojeného s přerušovacím systémem ž. mikropočítače. Dále v prvním kanálu jsou jednotlivé výstupy prvního logického komparátoru 101 připojeny na druhé vstupy prvního součinového hradla 103. druhého součinového hradla £££ a třetího součinového hradla 105. Výstupy těchto součinových hradel 103. 104. 105 jsou zapojeny na tři vstupy prvního součtového hradla 106. Jeho výstup je zapojen na druhé vstupy čtvrtého součinového hradla 107. pátého součinového hradla 108 a šestého součinového hradla £22* Na třetí vstupy těchto součinových hradel J22. .108, 109 jsou zapojeny tři výstupy řídicí sběrnice £ mikropočítače. Výstupy těchto součinových hradel 107. 108. 109 jsou zapojeny na tři vstupy druhého součtového hradla 110. jehož výstup je zapojen na druhé vstupy obvodu £ logického součtu podmínek a obvodu £ logického součinu podmínek. V druhém kanálu je na adresní sběrnici £ mikropočítače zapojen přes druhý logický komparátor 201 druhý paralelní výstup 202 mikropočítače. Jeho jednotlivé výstupy jsou zapojeny na první vstupy prvního součinového hradla 203. druhého součinového hradla 204. třetího součinového hradla 205. čtvrtého součinového hradla 207. pátého součinového hradla

208 a šestého součinového hradla 209. Déle jsou jednotlivé výstupy druhého logického komparátoru 201 připojeny na druhé vstupy prvního součinového hradla 203. druhého součinového hradla 204. a třetího součinového hradla 205. Výstupy těchto součinových hradel 203. 204.

222 j sou zapojeny na tři vatupy prvního součtového hradla 206. Jeho výstup je zapojen na druhé vstupy čtvrtého součinového hradla 207. pátého součinového hradla 208 a šestého součinového hradla 209. Na třetí vstupy těchto součinových hradel 207. 208. 209 jsou zapojeny tři výstupy řídicí sběrnice 2, mikropočítače. Výstupy těchto součinových hradel 207. 208.

209 jsou zapojeny ne tři vstupy druhého součtového hradla 210. jehož výstup je zapojen na třetí vstupy obvodu £ logického součtu podmínek a obvodu £ logického součinu podmínek.

Před spuštěním kteréhokoliv programu nastaví monitor, ladicí program nebo operační systém pomocí prvního paralelního výstupu 102 mikropočítače a druhého paralelního výstupu 202 mikropočítače pracovní zónu programu. Pokusí-li se program porušit hranice své pracovní zóny vznikne požadavek na přerušení a monitor, ladicí program nebo operační systém má možnost, aniž dojde k přepsání důležitých oblastí operační paměti, určit místo v programu, kde došlo k chybě a obsal^y registrů. Tlm se zabrání havárii celého systému a urychlí se hledání chyby při ladění. Při provozu bez obsluhy je možno ihned provést restart systému a zkrátit čas výpadku. Jako první paralelní výstup 102 mikropočítače a druhý paralelní výstup 202 mikropočítače lze použít integrované programovatelné paralelní vstupy - výstupy s kapacitou 24 bitů. Z toho je 16 bitů je využito pro zadání hraničních adres pracovní oblasti programu, dalěí 3 bity určuji typ porovnání: menši, rovno, větší. Další 3 bity určují zda mé přerušení nastat při zápisu, čtení nebo skoku. Poslední 2 bity a to pouze u prvního paralelního výstupu 102 mikropočítače-řídí logickou kombinaci podmínek součet - součin. Zapojení umožňuje programově volit všechny kombinace dovedených funkcí, avšak jen některé mají smysl.

237650 4

Příklady programování různých způsobů činnosti:

1. Program má určenu svou pracovní zónu a při pokusu o zápis mimo ni nastane přerušení, číst může z celé panšti a volat podprogramy z celé pamšti:

1. adresa - herní adresa dovolené oblasti

2. adresa - dolní adresa dovolené oblasti otevřeno třetí součinové hradlo 105 prvního kanálu - logická funkce vetší otevřeno první součinové hradlo 203 druhého kanálu - logická funkce menší otevřen obvod J logického součtu podmínek otevřeno čtvrté součinové hradlo 107 prvního kanálu a čtvrté součinové hradlo 207 druhého kanálu - funkce zápis.

Přerušení nastane při zápisu, je-li skutečná adresa vštší než honní adresa dovolené oblasti nebo menší než dolní adresa dovolené oblasti.

2. Program nesmí číst, zapisovat ani volat podprogramy mimo svou pracovní zónu:

Naprogramování bude stejné jako v příkladš 1., navíc budou otevřena i páté součinové hradlo 108 prvního kanálu, páté součinové hradlo 208 druhého kanálu - funkce čtení dat, šesté součinové hradlo 109 prvního kanálu a šesté součinové hradlo 209 druhého kanálu - funkce čtení instrukce.

3. Program má k dispozici celou pamět, nesmí však zapisovat do zakázané oblasti:

První adresa - horní adresa zakázané oblasti druhá adresa - dolní adresa zakázané oblasti otevřeno první součinové hradlo 103 prvního kanálu - funkce menši a druhé součinové hradlo 104 prvního kanálu - funkce rovno, otevřeno druhé součinové hradlo 20* druhého kanálu funkce rovno a třetí součinové hradlo 205 druhého kanálu - funkce větší otevřen obvod A logického součinu podmínek otevřeno čtvrté součinové hradlo 107 prvního kanálu a čtvrté součinové hradlo 207 druhého kanálu.

Přerušení nastane při zápisu, j<41i skutečná adresa menší nebo rovna horní adrese zakázané oblasti a současně větší nebo rovna dolní adrese zakázané oblasti paměti.

4. Zapojení je možno využít i pro krokování programu bez nutnosti zásahu do strojového kódu.

Podobně je možno blokovat i volání podprogramů a skoky do určité oblasti.

Zapojení pro ochranu paměti mikropočítače Je možno využít ve vývojových mikropočítačových systémech pro usnadnění ladění programů a pro zvýšení spolehlivosti mikropočítačových systémů pro řízení v reálném čase.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro ochranu paměti mikropočítače, vyznačující se tím, že první paralelní výstup /102/ mikropočítače je přes první logický komparátor /101/ a druhý paralelní výstup /202/ mikropočítače je přes druhý logický komparátor /201/ zapojen na adresní sběrnici /1/ mikropočítače, když jednotlivé výstupy prvního paralelního výstupu /102/ mikropočítače jsou zapojeny na první součinové hradlo /103/ prvního kanálu, druhé součinové hradlo /104/ prvního kanálu, třetí součinové hradlo /105/ prvního kanálu, čtvrté součinové hradlo /107/ prvního kanálu, páté součinové hradlo /108/ prvního kanálu, šesté součinové hradlo /109/ prvního kanálu, obvod /3/ logického součtu podmínek a obvod /4/ logického součinu podmínek a jednotlivé výstupy z druhého paralelního výstupu /202/ mikropočítače jsou zapojeny na první součinové hradlo /203/ druhého kanálu, druhé smučinové hradlo /204/ druhého kanálu, třetí součinové hradlo /205/ druhého kanálu, čtvrté součinové hradlo /207/ druhého kanálu,

   23765 páté součinové hradlo /208/ druhého kanálu a šesté součinové hradlo /209/ druhého kanálu, přičemž jednotlivé výstupy prvního logického komparátoru /101/ jsou připojeny na druhé vstupy prvního součinového hradla /103/ prvního kanálu, druhého součinového hradla /104/ prvního kanálu a třetího součinového hradla /105/ prvního kanálu a výstup prvního součinového hradla /103/ prvního kanálu je zapojen na první vstup prvního součtového hradla /106/ prvního kanálu, 4a jehož druhý vstup je zapojen výstup druhého součinového hradla /104/ prvního kanálu a na jehož třetí vstup je zapojen výstup třetího součinového hradla /105/ prvního kanálu a jehož výstup je zapojen na druhá vstupy čtvrtého součinového hradla /107/ prvního kanálu, pátého součinového hradla /108/ prvního kanálu a šestého součinového hradla /109/ prvního kanálu a výstup čtvrtého součinového hradla /107/ prvního kanálu je připojen na první vatup druhého součtového hradla /110/ prvního kanálu, na jehož druhý vstup je připojen výstup pátého součinového hradla /108/ prvního kanálu a na jehož třetí vstup je připojen výstup šestého součinového hradla /t09/ prvního kanálu a výstup druhého součtového hradla /1,0/ prvního kanálu je zapojen na druhé vstupy obvodu /3/ logického součtu podmínek a obvodů /4/ logického součinu podmínek, jejíž výstupy jsou zapojeny na jednotlivé vstupy výstupního součtového hradla /5/, zapojeného na přerušovací systém /6/ mikropočítače, přičemž jednotlivé výstupy druhého logického komparátoru /201/ jsou zapojeny na druhé vstupy prvního součinového hradla /203/ druhého kanálu, druhého součinového hradla /204/ druhého kanálu a třetího součinového hradla /205/ druhého kanálu a výstup prvního součinového hradla /203/ druhého kanálu je zapojen na první vstup prvního součtového hradla /206/ druhého kanálu, na jehož druhý vstup je zapojen výstup druhého součinového hradla /204/ druhého kanálu a na jehož třetí vstup je zapojen výstup třetího součinového hradla /205/ druhého kanálu a jehož výstup je zapojen na druhé vstupy čtvrtého součinového hradla 207/ druhého kanálu, pátého součinového hradla /208/ druhého kanélu a šestého součinového hradla /209/ druhého kanélu a výstup čtvrtého součinového hradla /207/ druhého kanélu je zapojen na první vstup druhého součtového hradla /210/ druhého kanélu, na jehož druhý vstup je zapojen výstup pátého součinového hradla /208/ druhého kanálu a na jehož třetí vstup je zapojen výstup šestého součinového hradla /209/ druhého kanélu a výstup druhého součtového hradla /210/ druhého kanálu je zapojen na třetí vstupy obvodu /3/ logického .«součtu podmínek a obvodu /4/ logického součinu podmínek, když jednotlivé výstupy z řídicí sběrnice /2/ mikropočítače jsou zapojeny na třetí vstupů čtvrtého součinového hradla /107/ prvního kanálu, pátého součinového hradla /108/ prvního kanálu, šestého součinového hradla /109/ prvního kanálu, čtvrtého součinového hradla /207/ druhého kanálu, pátého součinového hradla /208/ druhého kanálu a šestého součinového hradla /209/ druhého kanálu.