DD246860A1 - MICRORINE ARRANGEMENT WITH PROGRAM CONTROLLED INTERFACE CONNECTION - Google Patents

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DD246860A1
DD246860A1 DD28814586A DD28814586A DD246860A1 DD 246860 A1 DD246860 A1 DD 246860A1 DD 28814586 A DD28814586 A DD 28814586A DD 28814586 A DD28814586 A DD 28814586A DD 246860 A1 DD246860 A1 DD 246860A1
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DD
German Democratic Republic
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lines
microcomputer
control
interface
cpu
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DD28814586A
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German (de)
Inventor
Wolfgang Matthes
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Robotron Elektronik
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Abstract

Die Erfindung ist bei Mikrorechnern anwendbar, deren Adressenbus mehr Leitungen besitzt als der Datenbus. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Uebertragungsrate beim Betrieb von Interfaces, die relativ viele Informationsleitungen umfassen, zu erhoehen. Es wird die Aufgabe geloest, den Interfaceanschluss so auszubilden, dass auch bei einer groesseren Zahl von Informationsleitungen eine direkte programmtechnische Steuerung mit verhaeltnismaessig hoher Uebertragungsrate moeglich ist. Die Loesung besteht darin, dass ein Sonderzustand herbeigefuehrt wird, der es gestattet, bestimmte Befehle von der ueblichen Ausfuehrung abweichend zu interpretieren. Dadurch ist es moeglich, die Belegung des Adressenbus auf das auswaerts fuehrenden Interface zu schalten bzw. die Belegung des einwaerts fuehrenden Interface dem Datenbus zuzufuehren. Es wird ein Steuerautomat entwickelt, der aufgrund bestimmter Befehle auf die Unterbrechungssteuerung der CPU und die Speicherzugriffsteuerung einwirkt und den Informationsaustausch zwischen Interface und Adressen- und Datenbus steuert. Fig. 2The invention is applicable to microcomputers whose address bus has more lines than the data bus. The object of the invention is to increase the transmission rate in the operation of interfaces comprising relatively many information lines. It is solved the task of the interface connection in such a way that even with a larger number of information lines a direct program control with relatively high transfer rate is possible. The solution is to create a special state that allows certain commands to be interpreted differently from the usual execution. This makes it possible to switch the assignment of the address bus to the outgoing interface or to feed the occupancy of the incoming interface to the data bus. An automatic control unit is developed which acts on the interrupt control of the CPU and the memory access control on the basis of specific commands and controls the exchange of information between the interface and the address and data bus. Fig. 2

Description

Hierzu 9 Seiten ZeichnungenFor this 9 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Mikrorechneranordnung mit programmgesteuertem Interfaceanschluß, wobei der Interfaceanschluß in wenigstens einer Übertragungsrichtung mehr Informationsleitungen hat als der Datenbus des Mikrorechners. Anwendungsgebiete ergeben sich überall dort, wo entsprechend breit ausgelegte Interfaces zu steuern sind. Ein Beispiel ist der Anschluß einer Ansteuerschaltung für Fernsehsichtgeräte an einen steuernden Mikrorechner im Rahmen eines Bedien- und Serviceprozessors für EDV-Anlagen.The invention relates to a microcomputer arrangement with program-controlled interface connection, wherein the interface connection has more information lines in at least one transmission direction than the data bus of the microcomputer. Areas of application arise everywhere where correspondingly wide-ranging interfaces are to be controlled. An example is the connection of a control circuit for television viewing devices to a controlling microcomputer as part of a control and service processor for computer equipment.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Interfaces, die für eine Übertragungsrichtung maximal so viele Informationsleitungen haben wie der Datenbus des Mikrorechners, können diesem Datenbus über Koppelstufen direkt, über Register oder über spezielle E-A-Schaltkreise nachgeschaltet werden. Dies ist in Lehrbüchern (z. B. Kieser/Meder: Mikroprozessortechnik, Verlag Technik Berlini 982) sowie in den Schriften der einschlägigen Hersteller ausführlich beschrieben.Interfaces which have at most as many information lines as the data bus of the microcomputer for a transmission direction can be connected downstream of this data bus via coupling stages, via registers or via special E-A circuits. This is described in detail in textbooks (eg Kieser / Meder: Mikroprozessortechnik, Verlag Technik Berlini 982) and in the writings of the relevant manufacturers.

Umfassen die Interfaces mehr Informationsleitungen, so müssen mehrere Register bzw. E-A-Schaltkreise vorgesehen werden. Dabei ist die gesamte Belegung der Informationsleitungen jeweils durch mehrere Zugriffe aufzubauen bzw. abzufragen, d.h. in Abschnitten gemäß der Breite des Datenbus, z. B. jeweils zu einem Byte. Deshalb wird die Übertragungsrate beim Betrieb derartiger Interfaces mit Mikrorechnern deutlich begrenzt, so daß diese bei höheren Anforderungen nicht mehr verwendbar sind. Die alternativen Schaltmittel (sequentielle Steuerungen, Mikroprogrammsteuerwerke usw.) sind dabei relativ aufwendig.If the interfaces comprise more information lines, several registers or E-A circuits must be provided. In this case, the entire occupancy of the information lines in each case by multiple accesses to build or query, i. in sections according to the width of the data bus, e.g. B. in each case to one byte. Therefore, the transmission rate in the operation of such interfaces with microcomputers is significantly limited, so that they are no longer usable at higher requirements. The alternative switching means (sequential controls, microprogram control units, etc.) are relatively expensive.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Übertragungsrate beim Betrieb von Interfaces, die relativ viele Inforrnationsieitungen umfassen, deutlich zu erhöhen, ohne von der programmtechnischen Ansteuerung durch einen Mikrorechner grundsätzlich abzugehen.The aim of the invention is to significantly increase the transmission rate in the operation of interfaces which comprise a relatively large number of information lines, without fundamentally departing from the program control by a microcomputer.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mikrorechneranordnung mit Interfaceanschluß so auszubilden, daß auch bei einer größeren Zahl von Informationsleitungen eine direkte programmtechnische Steuerung mit verhältnismäßig hoher Übertragungsrate möglich ist.The object of the invention is to form a microcomputer arrangement with interface connection so that even with a larger number of information lines a direct program control with a relatively high transmission rate is possible.

Die Mangel der bekannten Lösungen haben ihre Ursache darin, daß bei herkömmlichen Mikrorechneranordnungen die Belegung der Interfaceleitungen nur abschnittsweise (z. B. in einzelnen Bytes) eingestellt bzw. abgefragt werden kann, so daß für höhere Geschwindigkeitsanforderungen die direkte programmtechnische Steuerung durch spezielle autonom arbeitende Schaltmittel ersetzt werden muß.The deficiency of the known solutions are due to the fact that in conventional microcomputer arrangements, the occupancy of the interface lines can be set or queried only in sections (eg in individual bytes), so that for higher speed requirements the direct program control by special autonomously operating switching means must be replaced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angeführten Schaltungen gelöst.According to the invention the object is achieved by the cited in the claims circuits.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß, nachdem programmtechnisch ein Sonderzustand eingestellt wurde, einige Befehle mit Hilfe des Funktionszuordners anders als im üblichen Sinn interpretiert werden. Jedem Befehl, der eine Sonderwirkung erzeugen soll, wird ein NOP-Befehl vorangestellt. Während des Übergangs vom NOP- Befehl zum folgenden werden die Unterbrechungseingänge der CPU gesperrt. Durch die Steuerleitung, die den Erlaubniseingängen der allgemeinen Speicherdecodierschaltungen vorgeordnet ist, werden während einiger Steuerzustände Zugriffe zu den anderen Speichermitteln des Mikrorechners verhindert. Weitere Steuersignale bewirken die Ladung des Registers mit der Belegung des Adressenbus bzw. deren Bereitstellung auf den auswärtsführenden Interfaceleitungen bzw. die nacheinander erfolgte Aufschaltung der Koppelstufen auf den Datenbus.The effect of the circuit arrangement according to the invention is that, after a special state has been set by the program, some commands using the Funktionszuordners be interpreted differently than in the usual sense. Each command that is supposed to produce a special effect is preceded by a NOP command. During the transition from the NOP instruction to the following, the interrupt inputs of the CPU are disabled. The control line, which is arranged upstream of the permission inputs of the general memory decoding circuits, prevents accesses to the other memory means of the microcomputer during some control states. Further control signals cause the charge of the register with the assignment of the address bus or their provision on the outgoing leading interface lines or the successive connection of the coupling stages on the data bus.

Ausführungsbeispielembodiment

Im folgenden Ausführungsbeispiel zeigen:In the following embodiment show:

Fig. 1: eine übliche Mikrorechneranordnung mit Interfaceanschluß,1 shows a conventional microcomputer arrangement with interface connection,

Fig.2: eine erfindungsgemäß ausgebildete Mikrorechneranordnung,2 shows a microcomputer arrangement designed according to the invention,

Fig. 3: die wesentlichen Abläufe, 3 shows the essential processes,

Fig.4; 5: Details der Steuerschaltungen,Figure 4; 5: details of the control circuits,

Fig. 6: die Zustandsübergänge,6: the state transitions,

Fig.7; 8: die Befehlsabläufe,Figure 7; 8: the command sequences,

Fig.9: die Decodierschaltungfürdie Speicher des Mikrorechners.Figure 9: the decoder circuit for the memories of the microcomputer.

Fig. 1 zeigt eine übliche Mikrorechneranordnung aus CPU 7, ROM, RAM und E-A-Schaltkreisen (PIO), an die Interfaceleitungen 5, 8 angeschlossen sind. Es handelt sic.h.umj3ines_der.weit verbreiteten Systeme, die.einen 8-Bit-Datenbus 9.und einen 16-Bit-Adressenbus 6 haben. Sowohl das auswärts- als auch das einwärtsführende Interface 5,8 haben jeweils 16 . Informationsleitungen, die an jeweils zwei 8-Bit-Ports eines E-A-Schaltkreises angeschlossen sind. Damit sind zum Einstellen bzw. Abfragen der Interfacebelegung stets zwei Zugriffe nötig, so z. B. zur Ausgabe die Befehlsfolge LDA, LOW-Teil OUT PIO 1 PORT B LDA, HI-Teil OUTPIO 1 PORTA und zur Eingabe die Befehlsfolge-IN PIO 2 PORT B LD LOW-Teil, A In PIO 2 PORT A LD HI-Teil, A.Fig. 1 shows a conventional microcomputer arrangement of CPU 7, ROM, RAM and E-A circuits (PIO), are connected to the interface lines 5, 8. It is, for example, one of the widely used systems which have an 8-bit data bus 9 and a 16-bit address bus 6. Both outbound and inbound interfaces 5,8 have 16 each. Information lines connected to two 8-bit ports of an E-A circuit. Thus, two accesses are always required for setting or querying the interface assignment, such. For example, to output the command sequence LDA, LOW part OUT PIO 1 PORT B LDA, HI part OUTPIO 1 PORTA and to enter the command sequence IN-PIO 2 PORT B LD LOW part, A In PIO 2 PORT A LD HI part , A.

Dabei stehen die LD-Befeh!e für an sich beliebige Transportoperationen, um die aktuell benötigte Information heranzuschaffen bzw. abzuspeichern.In this case, the LD instructions stand for transport operations of any desired type in order to retrieve or store the information currently required.

Es ist ersichtlich, daß für jede Interfacebelegung mehrere Maschinenbefehle in der CPU ablaufen müssen. Deshalb sind in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Mikrorechneranordnung gem. Fig.2 die auswärtsführenden Interfaceleitungen 5 über ein Ausgangsregister 1 dem Adressenbus 6 nachgeschaltet, und die einwärtsführenden Interfaceleitungen 8 sind über Koppelstufen 2,3, die je nach Art des Interfaces als steuerbare Treiberschaltungen oder als Register mit separat steuerbaren „tri state"-Ausgängen ausgebildet sein können, an den Datenbus 9 angeschlossen. Der Takteingang des Ausgangsregisters 1 sowie die Aufschalterlaubnis-Ichip enable-)Eingänge der Koppelstufen 2, 3 sind Steuerschaltungen 4 nachgeordnet. Lassen es die konkreten Zeitbedingungen das Interfaces zu, so kann das Ausgangsregister 1 entfallen. Die Interfaceleitungen werden dann dem Adressenbus direkt oder über weitere Koppelstufen nachgeschaltet, und die entsprechende Leitung der Steuerschaltungen 4 dient als Gültigkeitsleitung für die Interfacebelegung. Für die weitere Beschreibung sind diese Unterschiede jedoch bedeutungslos.It can be seen that several machine instructions must be executed in the CPU for each interface assignment. Therefore, in the inventive design of the microcomputer assembly gem. 2, the outgoing leading interface lines 5 via an output register 1 the address bus 6 downstream, and the inbound leading interface lines 8 are formed via coupling stages 2,3, depending on the nature of the interface as a controllable driver circuits or registers with separately controllable "tri state" outputs The clock input of the output register 1 and the enable enable inputs of the coupling stages 2, 3 are arranged downstream of control circuits 4. If the concrete time conditions permit the interface, then the output register 1 can be omitted Interface lines are then connected directly to the address bus or via further coupling stages, and the corresponding line of the control circuits 4 serves as a validity line for the interface assignment, but these differences are meaningless for the further description.

Die Steuerschaltungen 4 sind dem Datenbus 9 und Zugriffssteuerleitungen der CPU nachgeordnet. Sie enthalten im wesentlichen Decodierschaltungen für ausgewählte Maschinenbefehle mit nachgeschalteten Steuerflipflops, an die die besagten Aufschalterlaubnis- und Takt- bzw. Gültigkeitsleitungen angeschlossen sind. Weiterhin sind Ausgänge von Steuerflipflops in disjunktiver Verknüpfung an die Erlaubniseingänge der allgemeinen Speicherzugriffsdecodierschaltungen angeschlossen, denen die Zugriffssteuer- bzw. Erlaubnisleitungen für die Speichermittel des Mikrorechners (ROM, RAM) nachgeschaltet sind, und zwar derart, daß bei eintretender Steuerwirkung (Steuerflipflop aktiv) alle Speicherzugriffe verhindert werden.The control circuits 4 are arranged downstream of the data bus 9 and access control lines of the CPU. They essentially include decoder circuits for selected machine instructions with downstream control flip-flops to which said turn-on permission and timing lines are connected. Furthermore, outputs of control flip-flops are connected in disjunctive connection to the enable inputs of the general memory access decoder circuits having the access control lines for the memory means of the microcomputer (ROM, RAM) connected in such a manner that all memory accesses will occur upon the onset of control (control flip flop active) be prevented.

Das Prinzip besteht nun darin, mittels der Steuerschaltungen 4 bestimmte Befehle anders zu interpretieren, so daß das Register 1 mit der Belegung des Adressenbus geladen wtrd bzw. die Koppelstufen 2,3 nacheinander auf den Datenbus aufgeschaltet werden.The principle now is to use the control circuits 4 to interpret certain instructions differently, so that the register 1 wtrd loaded with the occupation of the address bus or the switching stages 2,3 are successively switched to the data bus.

Für den ersten Fall wird beispielsweise der Befehl LD (HL), A verwendet (Transport des Bytes im Register A zu der Speicherzelle, deren Adresse im Register HL enthalten ist). Der Befehl wird in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen ausgeführt:For the first case, for example, the command LD (HL), A is used (transport of the byte in the register A to the memory cell whose address is contained in the register HL). The command is executed in two consecutive cycles:

1. Lesen des Operationscodes (im Beispiel 77 H),1. reading the operation code (77 H in the example),

2. Schreibzugriff, wobei die CPU den Adressenbus mit dem Inhalt des HL-Registers und den Datenbus mit dem Inhalt des Α-Registers belegt.2. Write access, with the CPU occupying the address bus with the contents of the HL register and the data bus with the contents of the Α register.

Die gewünschte Wirkung wird erreicht, wenn die Steuerschaltungen 4 im zweiten Zyklus einen Ladeimpuls für das Register 1 auslösen, so daß die Adressenbelegung (entspricht dem HL-Inhalt) in das Register 1 übernommen wird. Zusätzlich muß ein Schreiben in die anderen Speichermittel (RAM) des Mikrorechners verhindert werden.The desired effect is achieved when the control circuits 4 trigger a load pulse for the register 1 in the second cycle, so that the address assignment (corresponding to the HL content) is transferred to the register 1. In addition, writing to the other memory means (RAM) of the microcomputer must be prevented.

Für den zweiten Fall wird beispielsweise der Befehl LD HL, nm verwendet (Laden des Registers L mit dem Direktwert m und darauffolgend des Registers H mit dem Direktwert n). Der Befehl wird in drei aufeinanderfolgenden Zyklen ausgeführt:For the second case, for example, the command LD HL, nm is used (loading the register L with the immediate value m and subsequently the register H with the immediate value n). The command is executed in three consecutive cycles:

1. Lesen des Operationscodes (im Beispiel 21 H), .1. Reading the operation code (in the example 21 H),.

2. Lesen des Direktwertes m von der nächsten Adresse und Transport in Register L,2. reading the immediate value m from the next address and transport in register L,

3. Lesen des Direktwertes η von der übernächsten Adresse und Transport ins Register H.3. Read the immediate value η from the next but one address and transport to register H.

Die gewünschte Wirkung wird erreicht, wenn die Steuerschaltungen 4 im zweiten Zyklus die Koppelstufen 3 auf den Datenbus schalten und im dritten Zyklus die Koppelstufen 2.The desired effect is achieved when the control circuits 4 switch the coupling stages 3 to the data bus in the second cycle and the coupling stages 2 in the third cycle.

Dabei muß verhindert werden, daß andere Speichermittel (namentlich der Speicher, der den Befehlscode enthält) den Datenbus belegen. So wird anstelle des Direktwertes (nm) die Belegung des Interfaces in die CPU transportiert.It must be prevented that other memory means (namely the memory containing the command code) occupy the data bus. Thus, instead of the direct value (nm), the assignment of the interface is transported to the CPU.

Fig.3 zeigt die wesentlichen Abläufe, und zwar kombiniert für den ersten (a) und den zweiten Fall (b).3 shows the essential processes, combined for the first (a) and the second case (b).

Der beispielsgemäßen CPU sind u.a. folgende Steuerleitungen nachgeschaltet:The example CPU are i.a. following control lines downstream:

MREQ: allgemeine SpeicheranforderungMREQ: general memory requirement

MI: Zugriff zum Lesen des OperationscodesMI: access to read the opcode

RSFH: Refreshzugriff für dynamische RAMs (folgt stets unmittelbar auf M1)RSFH: Refresh access for dynamic RAMs (always follows immediately on M1)

WR: SchreibimpulsWR: write pulse

RD: LesezugriffRD: read access

WAIT: Wartezustand (Leitung führt zu CPU)WAIT: Waiting state (line leads to CPU)

INT, NMI: Interruptauslösung (Leitungen führen zur CPU).INT, NMI: Interrupt triggering (cables lead to the CPU).

Details der Steuerschaltungen 4 sind in den Fig.4-8 gezeigt. Dabei erzeugt die Anordnung gem. Fig.4 einen Steuerimpuls (CONTROL PULSE), dessen Vorderflanke vor Ende des aktuellen Zyklus wirksam wird (vgl. Fig. 3), so daß damit die Auswertung der Datenbusbelegung gesteuert werden kann. (Bei Refreshzyklen wird kein Steuerimpuls abgegeben.) Die Schaltung selbst bedarf keiner besonderen Erläuterung, da ein Impuls mit der gewünschten Lage der Vorderflanke auch auf andere Weise (z. B. mit einem monostabilen Multivibrator) erzeugt werden kann. In kleineren Mikrorechneranordnungen mit unkritischen Zeitverhältnissen kann u. U. auch die Rückflanke von MREQ direkt als Steuerimpuls genutzt werden.Details of the control circuits 4 are shown in Figs. The arrangement generates gem. 4 shows a control pulse (CONTROL PULSE) whose leading edge becomes active before the end of the current cycle (see FIG. 3), so that the evaluation of the data bus occupancy can be controlled thereby. (For refresh cycles, no control pulse is delivered.) The circuit itself requires no particular explanation, since a pulse with the desired position of the leading edge can also be generated in another way (eg with a monostable multivibrator). In smaller microcomputer arrangements with uncritical time ratios u. U. also the trailing edge of MREQ be used directly as a control pulse.

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung der Decodierung der Maschinenbefehle zusammen mit den nachgeschalteten Steuerflipflops, dieFig. 5 shows an embodiment of the decoding of the machine instructions together with the downstream Steuerflipflops, the

den praktischen Gegebenheiten der Programmierung in besonderer Weise Rechnung trägt.takes particular account of the practicalities of programming.

Dabei sind die Datenbusleitungen 9 zusammen mit der Zugriffssteuerleitung für das Befehlslesen (M 1) an einen Funktionszuordner 15 (ROM) angeschlossen, dem zwei Register 16,17 nachgeordnet sind. Die Rücksetzeingänge beider Register 16,17 sind mit einer invertierten Betriebsarbeitserlaubnisleitung 14 (SPECIAL ENABLE) beschaltet, die weiteren nicht näher beschriebenen programmtechnisch stellbaren Mitteln des Mikrorechners nachgeschaltet ist (z.B. einem E-A-Schaltkreis). An den Takteingang des ersten Registers 16 ist die Steuerimpulsleitung (CONTROL PULSE) gem. Fig.4 angeschlossen und an den des zweiten Registers 17 die Speicherzugriffssteuerleitung (MREQ) der CPU (die vorgeordnete konjunktive Verknüpfung ist lediglich wegen technischer Gegebenheiten der beispielsgemäßen CPU vorgesehen). Drei Ausgänge des ersten Registers 16 sind auf weitere Eingänge des Fünktionszuordners 15 zurückgeführt. Ein weiterer Ausgang ist invertiert an konjunktive Verknüpfungen 20,21 angeschlossen, die den Unterbrechungseingängen der CPU (INT, NMI) vorgeordnet sind. Die konjunktiven Verknüpfungen 20,21 sind jeweils mit der entsprechenden Unterbrechungsauslöseleitung. (INTERRUPT, NMI ACTION) beschaltetIn this case, the data bus lines 9 together with the access control line for the instruction read (M 1) to a function allocator 15 (ROM) are connected to the two registers 16,17 are arranged downstream. The reset inputs of both registers 16, 17 are connected to an inverted operating work permit line 14 (SPECIAL ENABLE), which is connected downstream of further programmable means (not shown in detail) of the microcomputer (for example an E-A circuit). At the clock input of the first register 16, the control pulse line (CONTROL PULSE) acc. 4 and connected to the second register 17, the memory access control line (MREQ) of the CPU (the upstream conjunctive link is provided only for technical reasons of the exemplary CPU). Three outputs of the first register 16 are fed back to further inputs of the Fünktionszuordners 15. Another output is inverted to conjunctive junctions 20, 21, which are upstream of the interrupt inputs of the CPU (INT, NMI). The conjunctive links 20,21 are each with the corresponding interrupt trigger line. (INTERRUPT, NMI ACTION)

Dem zweiten Register 17 sind nachgeordnet: The second register 17 are arranged in the following order:

— eine Steuerleitung 18 (SPECIAL ACCESS), die den Erlaubniseingängen der allgemeinen Speicherzugriffsdecodierschaltungen 19 vorgeordnet ist,A control line 18 (SPECIAL ACCESS) upstream of the permission inputs of the general memory access decoder circuits 19,

— die Aufschalterlaubnisleitung 10 der Koppelstufen 3 (ENABLE 3),The switch-on authorization line 10 of the coupling stages 3 (ENABLE 3),

— jene (11) der Koppelstufen.2 (ENABLE 2),- those (11) of the coupling stages.2 (ENABLE 2),

— die Taktimpulsleitung 12 des Registers 1 (REG 1 CLOCK).- The clock pulse line 12 of the register 1 (REG 1 CLOCK).

Jede dieser Leitungen ist einer konjunktiven Verknüpfung des jeweiligen Registerausganges nachgeschaltet, und zwar sind die drei erstgenannten mit der Speicherzugriffssteuerleitung MREQ der CPU verknüpft und die letztgenannte mit der Schreibimpulsleitung (WR).Each of these lines is connected downstream of a conjunctive connection of the respective register output, namely, the first three are associated with the memory access control line MREQ of the CPU and the latter with the write pulse line (WR).

Bei der beschriebenen Anordnung handelt es sich im wesentlichen um einen Steuerautomaten zur Analyse des Befehlsstromes der CPU, der bestimmte Befehle decodiert und bei diesen Befehlen die erforderlichen Steuersignale liefert.Essentially, the described arrangement is a control computer for analyzing the instruction stream of the CPU, which decodes certain instructions and provides the necessary control signals for these instructions.

Eine solche der Befehlsausführung nebengeordnete Befehlsdecodierung ist an sich bekannt und wird z. B. in E-A-Schaltkreisen zur Erkennung der Interrupt- Rückkehr benutzt. Auch gibt es sogenannte Coprozessor-Schaltkreise, die bestimmte Operationen schneller ausführen können als die eigentliche CPU und die wirksam werden, wenn die ihnen zugeordneten Befehle aus dem Datenbus erscheinen. Dieses ist z. B. in dem Beitrag von Agnew/Kellermann: „Mikroprocessor Implementation of Mainframe Processors by Means of Architecture Partitioning", IBM Journal of Research & Development/Vol.26, Nr. 4, JuIi 1982, S. 401-411, beschrieben.Such a command execution sibling command decoding is known per se and z. B. in E-A circuits used to detect the interrupt return. Also, there are so-called coprocessor circuits that can perform certain operations faster than the actual CPU and take effect when their associated commands appear from the data bus. This is z. In the article by Agnew / Kellermann: "Microprocessor Implementation of Mainframe Processors by Means of Architecture Partitioning", IBM Journal of Research & Development / Vol. 26, No. 4, June 1982, pp. 401-411.

Ein ähnlicher Steuerautomat ist auch (zum Zwecke der Erweiterung des Adressenraumes) in der Beitragsfolge „Multimikrorechnersysteme", Nr. 10, in radio fernsehen elektronik, Heft 1,1985, S.95, dargestellt.A similar control machine is also (for the purpose of expanding the address space) in the contribution sequence "Multimikrorechnersysteme", No. 10, in radio television electronics, Issue 1.1985, p.95 shown.

Der Funktionszuordner gem. Fig. 5 enthält die Coierung des Folgezustandes und die Steuerinformation parallel (Mealy-Automat).The function allocator acc. Fig. 5 contains the Coördierung of the subsequent state and the control information in parallel (Mealy-automaton).

Im einzelnen enthalten 'In detail contain '

— die Bits 2-0 die Codierung des Folgezustandes (O...7,d.h.,der Automat hat 8 mögliche Zustände),The bits 2-0 the coding of the following state (O... 7, that is to say, the automaton has 8 possible states),

— Bit 3 die Unterbrechungsverhinderung,Bit 3 the interruption prevention,

— Bit 4 die Unterdrückung anderweitiger Speicherzugriffe während der Sonderzugriffe zum Interface,Bit 4 the suppression of other memory accesses during the special accesses to the interface,

— die Bits 5,6 die Aufschalterlaubnis für die Koppelstufen 3, 2,The bits 5, 6 the switch-on permission for the coupling stages 3, 2,

— Bit 7 die Schreiberlaubnis für das Register 1- Bit 7 the write permission for the register 1

Fig. 6 veranschaulicht dieZustandsübergänge Fig. 6 illustrates the state transitions

Die noch nicht erläuterten Abkürzungen bedeuten: The abbreviations not yet explained mean:

ZB = Befehl mit Zwei-Byte-Operationscode (beide Bytes werden einzeln mit aufeinanderfolgenden M 1-Zugriffen gelesen), SP = jeder der für die Sonderzugriffe verwendeten Operationscodes, NOP = NO-OP-Befehl (Operationscode OOH).For example, a two-byte operation code instruction (both bytes are read one by one with successive M 1 accesses), SP = each of the operation codes used for the special accesses, NOP = NO-OP instruction (operation code OOH).

I -4- 246 880I -4- 246 880

: Die Steuerschaltungen 4 haben folgende wesentliche Eigenschaften:The control circuits 4 have the following essential properties:

j 1. Durch Deaktivieren der Betriebsartenerlaubnisleitung (SPECIAL ENABLE) werden sie wirkungslos. Damit wirken alle Befehlej 1. Disabling the mode permission line (SPECIAL ENABLE) will render it ineffective. This is how all commands work

j im üblichen Sinne, und das Interface wird nicht angesteuert. Somit können die Sonderwirkungen nur dann aktiviert werden,j in the usual sense, and the interface is not addressed. Thus, the special effects can only be activated,

j wenn man sie tatsächlich benötigt; außerhalb der Interfacesteuerung ist der Mikrorechner auf übliche Weise benutzbar.j if you really need them; Outside of the interface control, the microcomputer can be used in the usual way.

i 2. Es ist steuerbar, ob die speziellen Befehle die Sonderwirkung haben sollen oder nicht. Dies ist wesentlich, da die besondersi 2. It is possible to control whether the special commands should have the special effect or not. This is essential because the particular

! geeigneten Befehle (z. B. LD [HL], A; LD HL, nm) auch für die übliche Programmierung sehr nützlich sind und oft verwendet! appropriate instructions (eg, LD [HL], A, LD HL, nm) are also very useful for common programming and are often used

I werden. Generelle Benutzungseinschränkungen wurden den Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung wieder aufhebenI will. General restrictions on use were the advantage of the arrangement according to the invention cancel

(längere Laufzeiten wegen der erzwungenen umständlichen Programmierung).(longer runtime due to forced, complicated programming).

J Deshalb wird die Konvention eingeführt, daß jedem Befehl, der eine der beschriebenen Sonderwirkungen auslösen soll, einFor this reason, the convention is introduced that every command which is to trigger one of the special effects described should be introduced

I ' Befehl NOP voranzustellen ist. Dies beeinträchtigt die Ausführungszeit.nicht sonderlich, erlaubt aber sowohl die freizügigeI 'command NOP is preceded. This affects the execution time. Not particularly, but allows both the permissive

Verwendung aller Befehle als auch die Nutzung aller irgendwie geeigneten Befehle für die Sonderfunktionen. So können neben ! dem Register HL auch die anderen entsprechenden Register verwendet werden, es können Direktwerte in das Register 1  Use of all commands as well as the use of any suitable commands for the special functions. So next to! register HL also the other corresponding registers are used, it can direct values in the register 1

j geschrieben werden usw. Auch wäre es möglich, ein 16-Bit-Wort vom Interface zu lesen und damit die Speichermittel desj, etc. It would also be possible to read a 16-bit word from the interface and hence the storage means of the

I Mikrorechners zu adressieren.I microcomputer to address.

I 3. Während des Übergangs vom NOP-Befehl zum folgenden Befehl werden alle Unterbrechungseingänge der CPU gesperrt, soI 3. During the transition from the NOP instruction to the following instruction, all interrupt inputs of the CPU are disabled, so

I daß die Befehlsfolge nicht unterbrochen werden kann (sonst wäre die Anordnung bei Auftreten von Interrupts nichtI that the instruction sequence can not be interrupted (otherwise the arrangement would not be when interrupts occur

j funktionsfähig).j functional).

j Dieeinzelnen Zuständegem. Fig.6sind:j The individual states. Fig.6sind:

j 0: Grundzustand, Erwarten des Befeh.lslesens (M 1), keine Sonderwirkungenj 0: ground state, expecting the instruction to read (M 1), no special effects

j 1: Lesen des zweiten Operationscodebytes bei entsprechenden Befehlen (diese haben als ersten Operationscode nur CP, DD, EDj 1: Read the second opcode byte with appropriate commands (these have as first opcode only CP, DD, ED

oder FD), keine Sonderwirkungenor FD), no special effects

2: Befehl NOP gelesen, Verhinderung der Unterbrechungen2: command NOP read, prevention of interruptions

i 3: Schreiben in Register 1 mit WR-impuls (Bit 7 = 1)i 3: Writing to register 1 with WR pulse (bit 7 = 1)

η 4r Aufschalten Koppelstufen 3η 4r connecting coupling stages 3

j 5: Aufschalten Koppelstufen 2j 5: connecting coupling stages 2

j 6: Holen erstes Direktwertbyte, keine Sonderwirkungen 'j 6: Get first immediate byte, no special effects'

ι 7: Holen zweites Direktwertbyte, keine Sonderwirkungen.ι 7: Get second direct value byte, no special effects.

In den Zuständen 3,4,5 ist Bit 4 aktiv, so daß Zugriffe zu den anderen Speichermittejn verhindert werden. Der Funktionszuordner realisiert dafür die disjunktive Verknüpfung der genannten Zustände.  In states 3,4,5, bit 4 is active so that accesses to the other memory centers are prevented. The function allocator realizes the disjunctive linking of the states mentioned.

; Für einen so ausgebildeten Mikrorechner können z. B. folgende zusätzlichen Befehle definiert werden (etwa durch; For such a trained microcomputer z. B. the following additional commands are defined (such as

' Makrodefinitionen in der Assemblersprache): : 'Macro definitions in assembly language):

— OUTW (OUTPUT WORD) aus BC, DE oder HL (Folgen aus NOP; LD [BC], A usw.)- OUTW (OUTPUT WORD) from BC, DE or HL (sequences from NOP, LD [BC], A etc.)

; — OUTWI (OUTPUT WORD IMMEDIATE) als Folge NOP; LD (nm), A; nm ist der auszugebende Direktwert; OUTWI (OUTPUT WORD IMMEDIATE) as a result of NOP; LD (nm), A; nm is the direct value to be output

ι — INW (INPUT WORD nach BC, DE oder HL) (Folgen aus NOP; LD BC, nm usw.)ι - INW (INPUT WORD after BC, DE or HL) (sequences from NOP, LD BC, nm etc.)

• —INWMPdNPUTWORDANDMAP)• -INWMPdNPUTWORDANDMAP)

i als Folge NOP; LD A, (nm); mit der gelesenen Interfacebelegung werden die Speichermittel des Mikrorechners adressiert, undi as a sequence NOP; LD A, (nm); with the read interface allocation the memory means of the microcomputer are addressed, and

! der gelesene Wert wird in das Α-Register gebracht.! the read value is put into the Α register.

i Fig.7 illustriert den Ablauf der Ausgabebefehle, Fig. 8 den der Eingabebefehle.FIG. 7 illustrates the sequence of the output commands, FIG. 8 shows that of the input commands.

ι Die Sonderwirkungen sind während des jeweiligen Zustandes auszulösen. Ein Zustand wird in der Anordnung gem. Fig. 5 vorι The special effects are to be triggered during the respective state. A state is gem. Fig. 5 before

! dem Ende eines Zyklus eingestellt. Damit wird der Zuordner 15 nochmals adressiert, so daß zu Beginn des nächsten Zyklus die! set to the end of a cycle. Thus, the allocator 15 is addressed again, so that at the beginning of the next cycle the

ι Steuerinformation in das zweite Register 17 übernommen werden kann. An den Funktionszuordner 15 werden dabei keineTax information can be transferred to the second register 17. At the function allocator 15 are doing no

! besonderen zeitlichen Anforderungen gestellt. Bei schnelleren Mikrorechnern wäre auch die Übernahme der Steuerinformation! particular time requirements. For faster microcomputers and the acquisition of tax information would be

j parallel mit dem Folgezustand möglich. Da diese aber erst im folgenden Zyklus zur Wirkung kommen dürfen, wäre einj possible in parallel with the subsequent state. Since these may only come into effect in the following cycle, one would be

! Zwischenregister für die Bits 7-4 vorzusehen (Beschaltung wie die des ersten Registers). Auch läßt sich die Erzeugung des! Provide intermediate register for the bits 7-4 (wiring as the first register). Also, the generation of the

i Steuerimpulses gem. Fig.4 leicht so modifizieren, daß die Anstiegsflanke erst unmittelbar vor der MREQ-Rückflanke wirksami control pulse gem. Fig.4 slightly modify so that the rising edge only effective immediately before the MREQ trailing edge

wird. Damit kann der Funktionszuordner 15 aus üblichen ROM- oder PLA-Schaltkreisen aufgebaut werden.  becomes. Thus, the function allocator 15 can be constructed of conventional ROM or PLA circuits.

l Wie aus dem Zustandsgraphen (Fig. 6) und den weiteren Erläuterungen die kombinatorischen Gleichungen für denAs can be seen from the state graph (FIG. 6) and the further explanations, the combinatorial equations for the

j Funktionszuordner zu ermitteln sind, kann als bekannt vorausgesetzt werden (s. z.B. Bochmann: „Automatengraphen",j function allocators can be assumed to be known (see, for example, Bochmann: "Automatengraphen",

Akademie-Verlag Berlin 1982).  Akademie-Verlag Berlin 1982).

! Fig.9 veranschaulicht schließlich die Anschaltung der Steuerleitung 18 SPECIAL ACCESS an die allgemeinen! Finally, FIG. 9 illustrates the connection of the control line 18 SPECIAL ACCESS to the general ones

i Speicherzugriffsdecodierschaltungen 19 des Mikrorechners. Diese ist invertiert in konjunktiver Verknüpfung an einen deri Memory access decoder circuits 19 of the microcomputer. This is inverted in conjunctive connection to one of the

; Erlaubniseingänge der Decodierschaltung 19 angeschlossen, der die Erlaubnisleitungen für die einzelnen Speichermittel; Permission inputs of the decoder circuit 19 connected, the permission lines for the individual storage means

I nachgeschaltet sind, so daß während der Sonderzugriffe mit diesen Speichermitteln weder Lese- noch SchreibzugriffeI are connected downstream, so that during the special accesses with these storage means neither read nor write accesses

> ausgeführt werden.> be executed.

j Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Mikrorechners ermöglicht es, für den Betrieb des Interfaceanschlusses schnellerThe inventive design of a microcomputer makes it possible for the operation of the interface connection faster

j ablaufende Programme zu schaffen und somit die Datenübertragungsrate deutlich zu erhöhen. Die Zusatzaufwendungen sindj, and thus significantly increase the data transmission rate. The additional expenses are

j gering (weniger als 10 Schaltkreise, dies ist deutlich weniger als eine besondere sequentielle Steuerung des Interfaceanschlussesj low (less than 10 circuits, this is significantly less than a special sequential control of the interface connection

j erfordert).j requires).

Im besonderen ist es auch vorteilhaft, daß die auswärtsführenden Interfaceleitungen stets voll parallel erregt werden (es gibt kein „Zusammensetzen" aus einzelnen Bytes), so daß ein Ausgangsregister (Register 1) nur erforderlich ist, wenn die  In particular, it is also advantageous that the outgoing interface lines are always fully energized in parallel (there is no "combining" of individual bytes), so that an output register (register 1) is only required if the

; Zeitbedingungen des Interfaces das Halten der Daten verlangen. Ansonsten reicht ein direkter Anschluß an den Adressenbus; Time conditions of the interface require the holding of the data. Otherwise, a direct connection to the address bus is sufficient

; (REG 1 CLOCK ist dann das Stromsignal für das Interface).; (REG 1 CLOCK is then the current signal for the interface).

j Eine Anwendung ist bei allen Mikroprozessortypen sinnvoll, deren Adressenbus mehr Bitpositionen hat als der Datenbus (das istj An application is useful for all types of microprocessors whose address bus has more bit positions than the data bus (that is

: bei den weitverbreiteten 8-Bit-Typen meist der Fall) und die es gestatten (Registerstruktur, Befehlsliste), vollständige Adressen : in the widespread 8-bit types mostly the case) and which allow it (register structure, command list), full addresses

i intern zu speichern und zu verarbeiten.i store and process internally.

Claims (3)

1. Mikrorechneranordnung mit programmgesteuertem Interfaceanschluß, wobei der Interfaceanschluß in wenigstens einer Übertragungsrichtung mehr Informationsleitungen hat als der Datenbus des Mikrorechners, dadurch gekennzeichnet, daßA microcomputer arrangement with a program-controlled interface connection, wherein the interface connection has more information lines in at least one transmission direction than the data bus of the microcomputer, characterized in that • die auswärtsführenden Interfaceleitungen (5) dem Adressenbus (6) des Mikrorechners nachgeschaltet sind, daß die einwärtsführenden Interfaceleitungen (8) über mehrere Koppelstufen (2,3) an den Datenbus (9) des Mikrorechners angeschlossen sind, daß die Aufschalterlaubnisleitungen (10,11) der Koppelstufen (2, 3) sowie die Gültigkeitsleitung (12) für die Belegung der auswärtsführenden Interfaceleitungen (5) an Steuerschaltungen (4) angeschlossen sind, die dem Datenbus (9) sowie den Zugriffssteuerleitungen der CPU (7) des Mikrorechners nachgeschaltet sind, daß diese Steuerschaltungen (4) Dec.odierschaltungen (15) für ausgewählte Maschinenbefehle enthalten, denen Steuerflipflops (16,17) nachgeördnet sind und daß den Steuerflipflops (16,17), denen die besagten Aufschalterlaubnis- und Gültigkeitsleitungen (10,11,12) nachgeschaltet sind, in disjunktiver Verknüpfung eine gemeinsame Steuerleitung (18) nachgeordnet ist, die den Erlaubniseingängen der allgemeinen Speicherzugriffsdecodierschaltungen (19) des Mikrorechners invertiert in konjunktiver Verknüpfung mit Teilen der besagten Zugriffssteuerleitungen der CPU vorgeschaltet ist.• the outgoing leading interface lines (5) are connected downstream of the address bus (6) of the microcomputer, that the inbound leading interface lines (8) via several coupling stages (2,3) to the data bus (9) of the microcomputer are connected, that the Aufschaltlaubnisleitungen (10,11 ) of the coupling stages (2, 3) and the validity line (12) for the assignment of the outwardly leading interface lines (5) are connected to control circuits (4) which are connected downstream of the data bus (9) and the access control lines of the CPU (7) of the microcomputer, in that these control circuits (4) contain decoding circuits (15) for selected machine commands, which are followed by control flip-flops (16, 17) and the control flip-flops (16, 17) to which the said turn-on permission and validity lines (10, 11, 12) are connected downstream, in disjunctive link a common control line (18) is arranged downstream of the permission inputs of the general Speicherzugr Iffsdecodierschaltungen (19) of the microcomputer inverted in conjunctive with parts of said access control lines of the CPU is connected upstream. -1- 246 880-1- 246 880 Patentansprüche:claims: 2. Anordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Rücksetzeingänge aller Steuerflipflops (16,17) der Steuerschaltungen (4) mit einer invertierten Betriebsartenerlaubnisleitung (14) beschaltet sind, die weiteren programmtechnisch stellbaren Mitteln des Mikrorechners nachgeschaltet ist.2. Arrangement according to claim!, Characterized in that the reset inputs of all Steuerflipflops (16,17) of the control circuits (4) with an inverted mode permission line (14) are connected, which is further programmable adjustable means of the microcomputer downstream. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltungen (4) so ausgebildet sind, daß die Gültigkeitsleitung (12) für die Belegung der auswärtsführenden Interfaceleitungen einem ersten Steuerflipflop in konjunktiver Verknüpfung mit der Schreibimpulsleitung der CPU des Mikrorechners nachgeschaltet ist, daß die Aufschalterlaubnisfeitungen (11,10) der Koppelstufen (2,3) jeweils einem weiteren Steuerflipflop in konjunktiver Verknüpfung mit der Speicherzugriffssteuerleitung der CPU nachgeordnet sind und daß den Decodierschaltungen (15) für ausgewählte Maschinenbefehle ein zusätzliches Steuerflipflop nachgeschaltet ist, das invertiert an konjunktive Verknüpfungen (20, 21) angeschlossen ist, die den Unterbrechungseingängen der CPU vorgeschaltet sind.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the control circuits (4) are formed so that the validity line (12) for the assignment of the outwardly leading interface lines is followed by a first Steuerflipflop in conjunctive connection with the write pulse line of the CPU of the microcomputer, in that the switch-on permission lines (11, 10) of the coupling stages (2, 3) are each followed by another control flip-flop in conjunctive connection with the memory access control line of the CPU, and in that an additional control flip-flop is connected downstream of the decoding circuits (15) for selected machine commands, inverted to conjunctive links (20, 21) connected upstream of the interrupt inputs of the CPU.
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