DE102005049094A1 - Data storage, data processing system and operating method therefor - Google Patents
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Abstract
Datenverarbeitungssystem umfasst einen Speicher (1), einen Prozessor (20) und eine Datenprüfeinheit (21). Der Speicher (1) umfasst eine Mehrzahl von in Zeilen und Spalten organisierten Speicherzellen (2), einen Zeilendecoder (4), der in Abhängigkeit von einem Zeilenteil einer an den Speicher (1) angelegten Adresse die Zellen (2) einer der Zeilen veranlasst, ihren Inhalt auf eine der Zelle (2) zugeordnete Spaltenleitung (5) auszugeben, und einen Spaltendecoder (6), der eine Mehrzahl von jeweils mit einer Spaltenleitung (5) verbundenen Eingängen und einen Ausgang aufweist und in Abhängigkeit von einem Spaltenteil einer an den Speicher (1) angelegten Adresse einen der Eingänge des Spaltendecoders (6) mit dessen Ausgang verbindet. Die Datenprüfeinheit (21) ist eingerichtet, eine Mehrzahl von Speicherzellen (2) mit gleichem Zeilenteil der Adresse aus dem Speicher (1) sukzessive mit einer höheren Rate als der Prozessor (20) zu lesen und eine Unversehrtheitsprüfung an den gelesenen Daten durchzuführen.The data processing system comprises a memory (1), a processor (20) and a data checking unit (21). The memory (1) comprises a plurality of memory cells (2) organized in rows and columns, a row decoder (4) which causes the cells (2) of one of the rows depending on a row part of an address applied to the memory (1), output their content on a column line (5) assigned to the cell (2), and a column decoder (6) which has a plurality of inputs and an output connected to a column line (5) and, depending on a column part, one to the memory (1) the applied address connects one of the inputs of the column decoder (6) with its output. The data checking unit (21) is set up to read a plurality of memory cells (2) with the same line part of the address from the memory (1) successively at a higher rate than the processor (20) and to carry out an integrity check on the read data.
Description
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Datenspeicher mit einer Mehrzahl
von in Zeilen und Spalten organisierten Speicherzellen, einem Zeilendecoder,
der in Abhängigkeit
von einem Zeilenteil einer an den Speicher angelegten Adresse die
Zellen einer der Zeilen veranlasst, ihren Inhalt auf eine der Zelle
zugeordnete Spaltenleitung auszugeben, und einem Spaltendecoder,
der eine Mehrzahl von jeweils mit einer Spaltenleitung verbundenen
Eingängen
und einen Ausgang aufweist und in Abhängigkeit von einem Spaltenteil
einer an den Speicher angelegten Adresse einen der Eingänge des
Spaltendecoders mit dessen Ausgang verbindet. Sie betrifft ferner
ein Datenverarbeitungssystem, das einen Datenspeicher, einen Prozessor
und eine Datenprüfeinheit umfasst,
die eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Speicherzellen mit gleichem
Zeilenteil der Adresse aus dem Speicher zu lesen und eine Unversehrtheitsprüfung an
den gelesenen Daten durchzuführen.
Ein solcher Speicher bzw. ein solches Datenverarbeitungssystem sind
z.B. aus
Es ist ferner bekannt, einen Datenspeicher der oben angegebenen Art mit einer Kennzeichnungseinrichtung zu versehen, die einen am Ausgang des Spaltendecoders bzw. des Speichers ausgegebenen Inhalt einer Speicherzelle mit einem Zeitabstand, nachdem die Adresse der Speicherzelle an den Speicher angelegt wurde, als gültig kennzeichnet, z.B. durch Pegeländerung eines vom Speicher ausgegebenen Bereitschaftssignals, um so andere mit dem Speicher kommunizierende Schaltungsbausteine in Kenntnis zu setzen, dass der aus dem Speicher abgefragte Zelleninhalt anliegt und zur Verarbeitung übernommen werden kann.It is also known, a data storage of the type specified above to be provided with a marking device, one at the output the column decoder or the memory output contents of a Memory cell with a time interval after the address of the memory cell has been applied to the memory, marked as valid, e.g. by level change one of the memory output standby signal, so others with the memory communicating circuit blocks in knowledge set that the cell contents requested from the memory are present and taken over for processing can be.
Der Zeitabstand muss so groß gewählt sein, dass der Zeilendecoder des Speichers den Zeilenteil einer angelegten Adresse decodieren und als ein Auswahlsignal an die Speicherzellen einer Zeile ausgeben kann, dass die Speicherzellen auf das Auswahlsignal reagieren und ihre Inhalte auf jeweils angeschlossene Spaltenleitungen ausgeben können und der Spaltendecoder anhand des ihm zugeführten Spaltenteils der Adresse die Spaltenleitung auswählen kann, die den auszugebenden Datenwert enthält. Die kumulierenden Zeitverzögerungen, die in den verschiedenen Schaltungen des Speichers anfallen, begrenzen dessen Reaktionsgeschwindigkeit und folglich die maximale Taktrate, bei der der Speicher betrieben werden kann.Of the Time interval must be chosen so large that the row decoder of the memory, the line part of an applied Decode address and as a selection signal to the memory cells A line can output that memory cells to the selection signal respond and their content to each connected column lines can spend and the column decoder based on the column part of the address supplied to it select the column line can, which contains the data value to be output. The cumulative time delays, limit that occur in the various circuits of the memory its reaction rate and consequently the maximum clock rate, where the memory can be operated.
Eine niedrige Arbeitsgeschwindigkeit des Speichers verlangsamt nicht nur eine Nutzanwendung, die auf einem den Speicher verwendenden Datenverarbeitungs system läuft, sondern auch begleitende Sicherheitsfunktionen wie etwa die Prüfung der Inhalte des Speichers auf Unversehrtheit. Eine solche Unversehrtheitsprüfung ist bei sicherheitsrelevanten Anwendungen, z.B. im Rahmen eines Motorsteuergeräts für ein Kraftfahrzeug, von hoher Bedeutung, um Fehlfunktionen auszuschließen. Eine langwierige Unversehrtheitsprüfung der Daten vor dem Start verlängert die Zeit, die zwischen der Eingabe eines Startbefehls für das Datenverarbeitungssystem, z.B. durch Drehen eines Zündschlüssels, durch einen Benutzer und der tatsächlichen Betriebsbereitschaft des Datenverarbeitungssystems verstreicht, und wird als lästig empfunden. Ein hoher Zeitaufwand für Unversehrtheitsprüfungen bei laufendem System beeinträchtigt dessen Verarbeitungsleistung und ist ebenfalls störend.A low working speed of the memory does not slow down only one user application running on a memory using Data processing system is running, but also accompanying security functions such as checking the content of memory to integrity. Such an integrity test is in safety applications, e.g. as part of an engine control unit for a motor vehicle, of great importance to prevent malfunction. A lengthy integrity test extended the data before the start the time that elapses between the entry of a start command for the data processing system, e.g. by turning an ignition key, through a user and the actual one Operational readiness of the data processing system elapses, and is annoying felt. A high amount of time for integrity testing running system its processing power and is also disturbing.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Durch die vorliegende Erfindung, wie in Anspruch 1 definiert, wird ein Datenspeicher geschaffen, der unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie sie insbesondere, aber nicht ausschließlich, bei der Unversehrtheitsprüfung von Daten auftreten können, einen beschleunigten Zugriff auf gespeicherte Daten erlaubt. Indem erfasst wird, ob zwischen einem aktuell an den Speicher angelegten Zeilenteil einer Adresse und einem bei einem vorhergehenden Zugriff angelegten Zeilenteil ein Unterschied besteht, kann festgestellt werden, ob sich der Zugriff auf die Daten durch eine neuerliche Decodierung des Zeilenteils und Aktivierung der Speicherzellen der in dem Zeilenteil spezifizierten Zeile verzögert, oder ob die bereits aktivierten Speicherzellen unverändert aktiviert bleiben. In letzterem Falle ändert sich allenfalls die vom Spaltendecoder an den Ausgang durchzuschaltende Spaltenleitung, so dass die Zeit, die benötigt wird, um stabile Signalpegel am Ausgang des Speichers vorliegen zu haben, kürzer ist als bei einem Wechsel der angesprochenen Zeile. Indem die Kennzeichnungseinrichtung diesen Unterschied berücksichtigt, kann sie bei aufeinander folgenden Zugriffen auf zu einer gleichen Zeile gehörende Speicherzellen den Ausgang des Speichers früher als gültig kennzeichnen als bei Zugriffen auf zu unterschiedlichen Zeilen gehrörende Zellen und so die Übernahme der ausgegebenen Datenwerte durch andere Schaltungen des Datenverarbeitungssystems zu einem frühen Zeitpunkt ermöglichen.By The present invention as defined in claim 1 will be Data storage created under certain operating conditions, in particular, but not exclusively, in the integrity testing of Data can occur, one accelerated access to stored data allowed. By capturing is whether between a currently applied to the memory line part an address and a created in a previous access Line part of a difference, it can be determined whether access to the data by a new decoding of the line portion and activation of the memory cells of the line portion delayed specified line, or whether the already activated memory cells are activated unchanged stay. In the latter case changes At best, the durchzuschaltende from the column decoder to the output Column line, allowing the time it takes to get stable signal levels is present at the output of the memory, is shorter than a change the addressed line. By the marking device this Difference considered, it can be at a same access during successive accesses Line belonging Memory cells earlier than valid mark the output of the memory as in accesses on cells listening to different lines and so the takeover the output data values by other circuits of the data processing system at an early age Allow time.
Um die Zeitsteuerung der Datenverarbeitung in den an den Speicher angeschlossenen Schaltungen einfach zu halten, unterscheidet sich der Zeitabstand bei Erfassung des Unterschieds im Zeilenteil vorzugsweise um eine ganze Zahl von Perioden, besonders bevorzugt genau um eine Periode, eines von einem Taktgenerator gelieferten Taktsignals von dem Zeitabstand bei Nichterfassung des Unterschieds.Around the timing of the data processing in the memory connected to the memory To keep circuits simple, the time difference is different when detecting the difference in the line part, preferably by one whole number of periods, more preferably exactly one period, a clock signal supplied by a clock generator from the time interval when not registering the difference.
Durch die Erfindung, wie in Anspruch 4 definiert, wird ferner ein Datenverarbeitungssystem geschaffen, das eine beschleunigte Prüfung von in einem Speicher des Systems gespeicherten Daten auf Unversehrtheit und damit verringerte Zeitverluste und eine höhere Effizienz erreicht.By The invention as defined in claim 4 further becomes a data processing system created an accelerated test of in a store the system stored data on integrity and thus reduced Time losses and a higher one Efficiency achieved.
Vorzugsweise besteht bei diesem Datenverarbeitungssystem ein erster Zeitabstand zwischen dem Adressieren einer Speicherzelle durch den Prozessor und dem Empfangen von deren Inhalt durch den Prozessor, ein zweiter Zeitabstand zwischen dem Adressieren einer ersten von mehreren Speicherzellen mit gleichem Zeilenteil durch die Datenprüfeinheit und dem Empfangen des Inhalts der adressierten Zelle durch die Datenprüfeinheit und ein dritter Zeitabstand zwischen dem Adressieren jeder weiteren Speicherzelle mit besagtem gleichen Zeilenteil und dem Empfangen ihres Inhalts durch die Datenprüfeinheit, wobei der dritte Zeitabstand kleiner als der erste und der zweite Zeitabstand ist.Preferably There is a first interval in this data processing system between the addressing of a memory cell by the processor and receiving the contents thereof by the processor, a second one Time interval between addressing a first of several memory cells with the same line part through the data check unit and the receiving the content of the addressed cell by the data check unit and a third time interval between addressing each other Memory cell with said same line part and the receiving their content by the data verification unit, wherein the third time interval is smaller than the first and second Time interval is.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Zeitabstand gleich, insbesondere in einem Datenverarbeitungssystem, in welchem der Prozessor und die Datenprüfeinheit durch ein gemeinsames Taktsignal synchronisiert sind.Preferably the first and the second time intervals are the same, in particular in a data processing system in which the processor and the data check unit are synchronized by a common clock signal.
Wenn der Prozessor, der Speicher und die Datenprüfeinheit an einen gemeinsamen Adressbus angeschlossen sind, kann die Datenprüfeinheit in einfacher Weise eingerichtet sein, die zu lesenden Speicherzellen sukzessive über den Adressbus zu adressieren.If the processor, the memory and the data check unit to a common Address bus are connected, the data verification unit in a simple manner be set up, the memory cells to be read successively on the Address bus address.
Wenn in einem solchen Datenverarbeitungssystem der Prozessor, der Speicher und die Datenprüfeinheit mit einem gemeinsamen Taktgenerator verbunden sind, ist zweckmäßigerweise der dritte Zeitabstand um eine ganze Zahl von Perioden des Taktsignals kleiner als der erste und/oder der zweite Zeitabstand.If in such a data processing system, the processor, the memory and the data verification unit connected to a common clock generator is expediently the third time interval by an integer number of periods of the clock signal smaller than the first and / or the second time interval.
Wenn ein weiterer Baustein an den gemeinsamen Adressbus und einen gemeinsamen Datenbus von Prozessor, Speicher und Datenprüfeinheit angeschlossen ist, ist es sinnvoll, einen Schalter vorzusehen, der eine Trennung von Adress- und Datenbus in einen ersten Teil zwischen dem Prozessor und dem wenigstens einen weiteren Baustein einerseits und einen zweiten Teil zwischen dem Speicher und der Datenprüfeinheit andererseits ermöglicht. Im durch den Schalter aufgetrennten Zustand der Busse kann, während die Datenprüfeinheit auf den Speicher zugreift, der Prozessor ungestört mit dem weiteren Baustein kommunizieren.If another building block to the common address bus and a common Data bus is connected by processor, memory and data test unit, it makes sense to provide a switch that is a separation of Address and data bus in a first part between the processor and the at least one further module on the one hand and a second part between the memory and the data check unit on the other hand allows. In the state separated by the switch of the buses, while the data check accesses the memory, the processor undisturbed with the other block communicate.
Die Auftrennung von Adress- und Datenbus schafft darüber hinaus die Möglichkeit, im getrennten Zustand den zweiten Teil der Busse, der den Speicher und die Datenprüfeinheit verbindet, mit einer höheren Taktrate zu betreiben als den den Prozessor und den weiteren Baustein verbindenden ersten Teil, um so den Zugriff der Datenprüfeinheit auf die zu prüfenden Daten zu beschleunigen.The Separation of address and data bus also creates the possibility in the disconnected state the second part of the buses, the memory and the data verification unit connects, with a higher one Clock rate to operate as the processor and the other component connecting the first part, so as to access the data verification unit to be tested Speed up data.
Der Speicher kann ferner einen zu dem erwähnten ersten Spaltendecoder parallelen zweiten Spaltendecoder umfassen, wobei der erste Spaltendecoder und der Zeilendecoder über einen Adressbus mit dem Prozessor verbunden sind und der zweite Spaltendecoder über einen Spaltenteilbus und einen zweiten Datenbus mit der Datenprüfeinheit verbunden ist. Dies ermöglicht es der Datenprüfeinheit, während der Prozessor eine Speicherzelle adressiert, unsynchronisiert mit dem Zugriff des Prozessors und mit ho her Geschwindigkeit Speicherzellen auszulesen, die den Zeilenteil ihrer Adresse mit der vom Prozessor adressierten Zelle gemeinsam haben.Of the Memory may also be connected to the mentioned first column decoder parallel second column decoder, wherein the first column decoder and the row decoder over an address bus connected to the processor and the second Column decoder via a column sub-bus and a second data bus with the data check unit connected is. this makes possible it the data check unit, during the Processor addressed a memory cell, unsynchronized with the Access the processor and read out memory cells with high speed, which address the line portion of their address with that of the processor Cell in common.
Ein noch weiterer Schritt zur Entkopplung der Zugriffe von Prozessor und Datenprüfeinheit auf den Speicher ist die Verwendung eines Schieberegisters mit mehreren jeweils mit einer der Spaltenleitungen verbundenen Eingängen und einem gemeinsamen, mit der Datenprüfeinheit verbundenen Ausgang. Ein solches Schieberegister kann die an all seinen Eingängen anliegenden, von verschiedenen Speicherzellen herrührenden Datenwerte gleichzeitig aufnehmen und sie der Reihe nach, mit einer an die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Datenprüfeinheit angepassten, evtl. von dieser gesteuerten Datenrate an die Datenprüfeinheit weitergeben. Die Datenprüfeinheit muss hier nicht in der Lage sein, einzelne Zellen des Speichers zu adressieren, wodurch sich die Struktur der Datenprüfeinheit vereinfacht.One yet another step to decouple the accesses of processor and data check unit to the memory is the use of a shift register with several each with one of the column lines connected inputs and a common, connected to the data verification unit output. Such a shift register may be applied to all its inputs, data values from different memory cells simultaneously pick them up and in turn, with one at the processing speed the data check unit adapted, possibly controlled by this data rate to the data check unit pass on. The data check unit here must not be able to single cells of the memory to address, thereby increasing the structure of the data verification unit simplified.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of exemplary embodiments with reference to the attached Characters.
Figurencharacters
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Die
2m Spaltenleitungen
Wenn
eine neue Adresse an dem Adresseingang
Parallel
zum Decoder
Die
Ausgänge
aller XOR-Gatter
Der
Ausgang des Oder-Gatters
Um
diesen Effekt für
einen schnellen Zugriff der Datenprüfeinheit
Da
beim Prüfen
einer Gruppe von Speicherzellen
Zusätzlich ist
ein der Steuerung durch die Datenprüfeinheit
Bei
normalem Betrieb des Systems ist der Schalter
Einer
Variante zufolge kann auch vorgesehen sein, dass, wie durch eine
gestrichelte Linie
Sobald
der am Eingang
Hierfür ist es
nicht unbedingt erforderlich, dass der Multiplexer
Einer
nicht gezeichneten Abwandlung der
Bei
der in
Claims (15)
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