DE19818853B4 - Integrated logic circuitry - Google Patents

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DE19818853B4 DE1998118853 DE19818853A DE19818853B4 DE 19818853 B4 DE19818853 B4 DE 19818853B4 DE 1998118853 DE1998118853 DE 1998118853 DE 19818853 A DE19818853 A DE 19818853A DE 19818853 B4 DE19818853 B4 DE 19818853B4
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Abstract

The logic circuit has a processor (1) or controller arrangement with internal processor units such as an arithmetic-logic unit (4), command counters, address and data buffers, etc. and at least one internal register (2) or a memory element (3) with a register function. At least the internal register is in the form of a nonvolatile memory. Internal buffer areas can be implemented as nonvolatile buffer areas

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Logikschaltungsanordnung aus einer Prozessor- oder Controlleranordnung mit internen Prozessoreinheiten, wie Arithmetik-Logik-Einheit, Befehlszähler, Puffer, und mit mindestens einem internen Register oder Speicherelement mit Registerfunktion. Die Erfindung betrifft auch eine integrierte Logikschaltung, die eine sequentielle Arbeitsweise aufweist und zumindest teilweise aus Flip-Flops besteht.The invention relates to an integrated Logic circuit arrangement from a processor or controller arrangement with internal processor units, such as arithmetic logic unit, command counter, buffer, and with at least one internal register or storage element with register function. The invention also relates to an integrated Logic circuit which has a sequential mode of operation and consists at least partially of flip-flops.

Die grundsätzliche Verwendung von nichtflüchtigen Speichern in Logikschaltungsanordnungen ist aus der US 4 003 030 bekannt. Darin wird eine diskret aufgebaute Logikschaltung beschrieben, die zum Zwecke der Zustandsspeicherung mit einem nichtflüchtigen Speicherarray versehen ist. Allerdings ist diese Schaltungsanordnung nicht zur Realisierung einer integrierten Logikschaltung vorgesehen.The basic use of non-volatile memories in logic circuit arrangements is from the US 4,003,030 known. A discrete logic circuit is described therein, which is provided with a non-volatile memory array for the purpose of state storage. However, this circuit arrangement is not intended to be used to implement an integrated logic circuit.

Es sind Logikschaltungen bekannt, die als Prozessoren ausgebildet sind, welche über flüchtige interne Register und Adreß-, Daten- und andere Puffer verfügen.Logic circuits are known which are designed as processors, which via volatile internal registers and address, Have data and other buffers.

Zumeist sind diese Prozessoren auch mit externen und/oder internen Programm- und Datenspeichern versehen. Diese Speicher bestehen aus einer Speichermatrix, welche eine Anzahl einzelner Speicherzellen sowie die zur Auswahl und zum Speicherzugriff erforderliche Logik (z.B. Dekoder, I/O-Stufen und Puffer) enthält.Most of these processors are too provided with external and / or internal program and data memories. These memories consist of a memory matrix, which is a number of individual memory cells as well as those for selection and memory access contains the necessary logic (e.g. decoder, I / O stages and buffer).

Die genannten Register umfassen beispielsweise Befehlsregister, Befehlszähler, Datenregister, Bedingungsregister, Zwischen- und Hilfsregister, Interruptregister, Pointer und/oder Stack register. Zu den Puffern gehören beispielsweise Adreßpuffer, Datenpuffer, Puffer für Steuer- und I/O-Signale, Interruptsignale sowie zusätzliche Pufferelemente, beipielsweise für die Zustandsspeicherung in internen Funktionsblöcken, wie Arithmetik-Logikeinheit, Adreßwerk, Rechenwerk, Steuerwerk, Interruptsteuerlogik, Speicherzugriffssteuerung, Befehlsdekodierer und Ablaufsteuerung.The registers mentioned include, for example Command register, command counter, Data register, condition register, intermediate and auxiliary register, Interrupt register, pointer and / or stack register. To the buffers belong for example address buffers, Data buffer, buffer for Control and I / O signals, interrupt signals and additional Buffer elements, for example for state storage in internal function blocks, such as arithmetic logic unit, address unit, arithmetic unit, Control unit, interrupt control logic, memory access control, instruction decoder and sequence control.

Die externen und internen Programm- und Datenspeicher werden sowohl als flüchtige als auch als nichtflüchtige Speicher realisiert. Flüchtige Speicher, wie beispielsweise SRAMs und DRAMs, besitzen den Vorteil einer hohen Zugriffsgeschwindigkeit, wodurch die Anwendung als schnelle Schreib-/Lesespeicher unterstützt wird. Nachteilig ist jedoch, daß diese Speicher bei Spannungsunterbrechungen ihren Inhalt verlieren, wenn nicht zusätzliche Maßnahmen – z.B. eine Batteriepufferung – vorgesehen werden.The external and internal program and data storage are used as both volatile and non-volatile storage realized. fugitive Memories such as SRAMs and DRAMs have the advantage a high access speed, which makes the application as fast Read / write memory supported becomes. The disadvantage, however, is that this Memory will lose its content in the event of voltage interruptions if not additional Measures - e.g. a Battery backup - provided become.

Eine aus der DE 34 24 765 C2 und der US 5 892 705 bekannte Möglichkeit zur Vermeidung eines Programm- oder Datenverlustes durch eine Spannungsunterbrechung besteht in der Realisierung nichtflüchtiger Speicherbereiche für Prozessoren durch die Nutzung eines ROM, (E)EPROM oder eines Flash-Speichers. Diese Speicher behalten ihren Inhalt auch ohne eine Spannungspufferung bei Unterbrechungen der Betriebsspannung, können jedoch nicht oder nur begrenzt oft mehrfach beschrieben werden. Weiterhin besitzen sie im Vergleich zu SRAMs und DRAMs relativ große Schreibzeiten. Aus diesen Gründen finden die genannten nichtflüchtigen Speichertypen hauptsächlich als Speicher für Programme und Parameter Verwendung, die nicht oder nur relativ selten verändert werden müssen.One from the DE 34 24 765 C2 and the US 5,892,705 Known possibility for avoiding a program or data loss due to a voltage interruption consists in the realization of non-volatile memory areas for processors by using a ROM, (E) EPROM or a flash memory. These memories retain their content even without voltage buffering in the event of an interruption in the operating voltage, but cannot be written to, or only to a limited extent, repeatedly. Furthermore, they have relatively long write times compared to SRAMs and DRAMs. For these reasons, the non-volatile memory types mentioned are mainly used as memory for programs and parameters which do not have to be changed or only relatively rarely.

Eine Kombination der Vorteile eines flüchtigen Speichers (hohe Zugriffsgeschwindigkeit) und eines nichtflüchtigen Speichers (Datenerhalt auch bei Spannungsunterbrechung) bieten beispielsweise nvSRAMs, Ferro-RAMs und magnetoresistive RAMs.A combination of the advantages of one volatile Memory (high access speed) and a non-volatile Memory (data retention even in the event of a voltage interruption) are offered, for example, by nvSRAMs, Ferro RAMs and magnetoresistive RAMs.

Speicher mit der Bezeichnung nvSRAM (non volatile SRAM), wie in dem Artikel der DE-Zeitschrift Elektronik 15/1996, S. 14 beschriebn, bestehen aus einem SRAM-Teil und einem EEPROM-Teil, wobei der EE- PROM als nichtflüchtiger Schattenspeicher für den SRAM dient, so daß der Dateninhalt auch bei Spannungsunterbrechung erhalten bleibt. Ein nvSRAM zeichnet sich durch eine leichte Änderbarkeit, eine große Anzahl von Schreibzyklen und eine hohe Zugriffsgeschwindigkeit aus. Der nvSRAM gestattet die Realisierung nichtflüchtiger, schneller und leicht änderbarer Schreib-/Lesespeicher.Memory called nvSRAM (non volatile SRAM), as in the article of the DE magazine electronics 15/1996, p. 14, consist of an SRAM part and a EEPROM part, the EEPROM as a non-volatile Shadow storage for serves the SRAM so that the Data content is retained even when the power is interrupted. On nvSRAM is easy to change, a large number from write cycles and a high access speed. The nvSRAM enables the implementation of non-volatile, faster and easily changeable Read / write memory.

nvSRAMs werden heute insbesondere als externe Datenspeicher verwendet. Grundsätzlich ist auch eine Realisierung als integrierter Speicherbereich für Daten und Programme in Prozessoren bzw. Controllern möglich.nvSRAMs are becoming special today used as external data storage. Basically, it is also a realization as an integrated memory area for data and programs in processors or controllers possible.

Während die genannten externen und/oder internen Speicher der Speicherung von Programmen und Datenbereichen dienen, werden die internen Register und Puffer hauptsächlich zur Zwischenspeicherung von Daten und Programmcode, Adreß- und I/O-Informationen sowie Zwischenresultaten von Operationen des Prozessors genutzt, die der unmittelbaren Programmabarbeitung und der Steuerung der Arbeitsweise des Prozessors und seiner Peripherie dienen.While the mentioned external and / or internal storage of storage of programs and data areas serve the internal register and buffers mainly for the temporary storage of data and program code, address and I / O information as well as intermediate results of operations of the processor, that of direct program execution and control of the How the processor and its peripherals work.

Diese internen Register und Puffer werden mit einer sehr großen Anzahl von Schreib-/Lesezyklen beansprucht. Weiterhin wird für sie eine hohe Zugriffsgeschwindigkeit gefordert, da diese einen direkten Einfluß auf die Leistungsfähigkeit und Arbeitsgeschwindigkeit des Prozessors besitzt. Aus diesem Grunde werden die Register und Puffer gegenwärtig grundsätzlich als flüchtige Speicherelemente mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit, beispielsweise als aus Flip-Flops aufgebaute Einheiten, ausgeführt.These internal registers and buffers be with a very large Number of read / write cycles claimed. Furthermore, it will be a high access speed required, as this is a direct Influence on the efficiency and operating speed of the processor. For this reason the registers and buffers are currently basically volatile memory elements with high working speed, for example as from flip-flops assembled units, executed.

Nachteilig ist hierbei, daß diese internen Register und Puffer bei Spannungsunterbrechungen ihren Inhalt verlieren, so daß die betreffenden Informationen bei einem Wiederanlauf des Prozessors nicht mehr zur Verfügung stehen. Hieraus ergibt sich regelmäßig die Notwendigkeit eines Neustarts des Systems mit einer Reinitialisierung der Registerinhalte.The disadvantage here is that this internal registers and buffers in the event of voltage interruptions Lose content so the relevant information when the processor is restarted no longer available stand. This regularly results in the need for one Restart of the system with a reinitialization of the register contents.

Zur Vermeidung dieses Nachteils können zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise eine Batteriepufferung des Prozessors, vorgesehen werden. Hierbei stellt allerdings die Lebensdauer der Pufferbatterie ein Problem dar. Zur Lösung desselben werden zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise die Realisierung eines Power-Managements, erforderlich. Dabei werden verschiedene Stromsparverfahren, wie Abschaltung von Teilkomponenten oder Verringerung der Taktrate, eingesetzt. Diese Mittel erhöhen allerdings den Herstellungsaufwand von Prozessoranordnungen.To avoid this disadvantage, additional measures, such as a bat series buffering of the processor can be provided. However, the lifespan of the backup battery is a problem here. Additional measures, such as the implementation of power management, are required to solve the same. Various power saving methods, such as switching off partial components or reducing the clock rate, are used. However, these means increase the manufacturing expenditure of processor arrangements.

Prozessoranordnungen mit höherer Leistung sind außerdem durch einen höheren Stromverbrauch gekennzeichnet, so daß sich Einschränkungen in der langfristigen Anwendbarkeit einer Batteriepufferung ergeben. Hierbei werden dann weitere Maßnahmen, die einen zusätzlichen Aufwand darstellen, zur Datensicherung erforderlich.Processor arrangements are higher performance Moreover by a higher one Power consumption marked, so there are restrictions result in the long-term applicability of battery backup. This then involves further measures An additional Show effort required for data backup.

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung eines Datenverlustes bei einer Unterbrechung besteht gemäß der JP 10-69336 und dem zugehörigen JP-Abstract JP 10069336 A darin, die aktuellen Inhalte von internen Registern, Speichern und Puffern in einen nichtflüchtigen Speicher auszulagern. Hierfür können beispielsweise EEPROMs oder Flash-Speicher verwendet werden.Another option for avoiding data loss in the event of an interruption is according to the JP 10-69336 and the associated JP abstract JP 10069336 A in swapping the current contents of internal registers, memories and buffers into a non-volatile memory. For example, EEPROMs or flash memory can be used for this.

Eine ähnliche Wirkung zeigt das bei Notebooks bekannte Suspend-To-Disk-Verfahren, durch welches sichergestellt wird, daß ein vor dem Ausschalten gesicherter Arbeitszustand, einschließlich der aktivierten Programme, wiederhergestellt werden kann.This shows a similar effect Notebooks known suspend-to-disk processes, by which it is ensured that a secured before switching off Working condition, including the activated programs, can be restored.

Nach einem Power-Up-Reset werden geeignete Startroutinen aufgerufen, die eine korrekte Weiterführung der Arbeit des Prozessors unterstützen. Die Zugriffssteuerung auf genutzte Speicherbereiche kann durch Softwareroutinen erfolgen, so daß in Bearbeitung befindliche Datensegmente oder geöffnete Files mit undefiniertem Inhalt erkannt werden.After a power-up reset suitable start routines called, the correct continuation of the Support the work of the processor. The Access control to used memory areas can be controlled by software routines take place so that in Editing data segments or open files with undefined Content to be recognized.

Eine unterbrechungsfreie Fortsetzung der Arbeit des Prozessors oder des Mikrocontrollers nach Auslagerung der internen Register- oder Pufferinhalte ist in den genannten Fällen nicht möglich, da nach Power-Up grundsätzlich eine Startroutine durchgeführt werden muß, die ein Zurückladen der bei Power-Down gesicherten Register- oder Speicherinhalte veranlaßt. Außerdem ist die Sicherung des aktuellen Arbeitsstandes bei unvorhergesehenen Spannungsunterbrechungen problematisch, da eine Abspeicherung des kompletten Datensatzes einschließlich der temporären Register, Adreß- und Datenpuffer sowie anderer Zustandsvariablen des Prozessors nur bedingt gewährleistet werden kann. Dies trifft insbesondere bei dem Suspend-To-Disk-Verfahren zu.An uninterrupted sequel the work of the processor or the microcontroller after outsourcing the internal register or buffer contents is not in the mentioned cases possible, basically after power-up carried out a start routine must become, which is a reload the register or memory contents saved during power-down. Besides, is securing the current work status in the event of unforeseen Voltage interruptions are problematic because the complete data set including the temporary register, address and data buffers as well as other state variables of the processor only guaranteed to a limited extent can be. This applies in particular to the suspend-to-disk process.

Es ist damit Aufgabe der Erfindung, eine integrierte Logikschaltung anzugeben, die unter Beibehaltung eines schnellen Zugriffs auf speichernde Elemente nach einem Spannungsausfall einen Wiederanlauf in dem Zustande, der vor dem Spannungsausfall gegeben war, ermöglicht.It is therefore an object of the invention to specify an integrated logic circuit while maintaining quick access to storage elements after a power failure a restart in the state before the power failure was given.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei integrierten Logikschaltungen aus einer Prozessor- oder Controlleranordnung mit internen Prozessoreinheiten dadurch gelöst, daß zumindest das interne Register als nichtflüchtiges Register derart ausgebildet ist, daß dieses aus einem statischen Speicherelement besteht, dem ein nichtflüchtiges Shadow-Speicherelement direkt zugeordnet ist und daß eine Spannungsüberwachungsschaltung mit einem bei Unterschreiten einer Sollspannung signalauslösenden Steuerausgang vorgesehen ist, der – die nichtflüchtige Speicherübernahme steuernd – mit den Register- und Pufferelementen verbunden ist.The object of the invention is integrated logic circuits from a processor or controller arrangement solved with internal processor units in that at least the internal register as nonvolatile Register is designed such that it consists of a static Storage element consists of a non-volatile shadow storage element is directly assigned and that a Voltage monitoring circuit with a control output that triggers a signal when the voltage falls below a target voltage is provided, the - the nonvolatile Memory acquisition controlling - with the register and buffer elements is connected.

Durch die erfindungsgemäße Anwendung einer Shadow-Anordnung für interne Register und Puffer von Prozessoren werden die Nachteile des Standes der Technik überwunden, da unter Beibehaltung einer schnellen Arbeitsweise des Prozessors nach einem Spannungsausfall ein Wiederanlauf des Prozessors in dem Zustande, der vor dem Spannungsausfall gegeben war, ermöglicht wird.Through the application according to the invention a shadow arrangement for internal registers and buffers from processors become the disadvantages of the state of the art, since maintaining the processor's fast operation after a power failure a restart of the processor in the Condition that existed before the power failure is enabled.

Zweckmäßig ist es, daß innere Pufferbereich ebenfalls als nichtflüchtige Pufferbereiche mit der Gestaltung des nichtflüchtigen Registers ausgeführt sind, so daß eine weitgehende Unterbrechbarkeit auch innerhalb von Befehlszyklen erreicht werden kann.It is expedient that inner Buffer area also designed as non-volatile buffer areas of the non-volatile Register are executed, so that one Extensive interruptibility also achieved within instruction cycles can be.

Mit den beschriebenen Registern und Puffern können Prozessoren realisiert werden, deren interne Dateninhalte bei Spannungsausfall erhalten bleiben, so daß der Prozessor bei Wiederanlauf seine Arbeit praktisch unterbrechungsfrei fortsetzen kann.With the described registers and Can buffer Processors are implemented, their internal data content in the event of a power failure remain so that the Processor practically uninterrupted when restarted can continue.

Es kann zweckmäßig sein, daß der Steuerausgang zum zusätzlichen externen Anschluß ausgebildet ist.It may be appropriate for the control output for additional external connection trained is.

Zur Anpassung der Arbeitsgeschwindigkeiten zueinander ist es zweckmäßig, daß die Zugriffszeit der nichtflüchtigen Register und Puffer zumindest in der Größenordnung gleich der Zugriffszeit der Prozessoreinheiten ist.To adjust the working speeds to each other it is useful that the access time the non-volatile Registers and buffers at least in the order of magnitude equal to the access time of the processor units.

Eine besonders günstige Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß auch die internen und/oder externen Programm- und Datenspeicher als nichtflüchtige Speicher realisiert werden, so daß eine durchgängige Systemgestaltung hinsichtlich der non-volatile Arbeitsweise des Prozessors gegeben ist. Somit kann das gesamte Prozessorsystem vor Datenverlust gesichert werden und praktisch ein Start-/Stop-Betrieb bei Spannungsunterbrechungen durchgeführt werden.This is a particularly favorable embodiment characterized that too the internal and / or external program and data memories as non-volatile memories be realized so that a consistent System design with regard to the non-volatile mode of operation of the processor given is. This can protect the entire processor system from data loss be secured and practically a start / stop operation can be carried out in the event of voltage interruptions.

Schließlich ist es zweckmäßig, daß eine die STORE- und RECALL-Funktionen in dem Register, in dem internen und gegebenenfalls in externen Speichern synchronisierende Steuerleitung vorgesehen ist.Finally, it is advisable that a STORE and RECALL functions in the register, in the internal and possibly in external Store synchronizing control line is provided.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß nichtflüchtige Register Speicher- und/oder Pufferelemente zumindest teilweise als Ferro-RAMs oder magnetoresistive RAMs ausgebildet sind.Another advantageous embodiment of the invention is that non-volatile registers memory and / or buffer elements at least partially as ferro-RAMs or magnetoresistive RAMs are trained.

Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird bei integrierten Logikschaltungen, die eine sequentielle Arbeitsweise aufweisen und die zumindest teilweise aus Flip-Flops bestehen, auch dadurch gelöst, daß zumindest ein Flip-Flop nichtflüchtig ausgebildet ist.The task according to the invention is at integrated logic circuits that operate sequentially have and which at least partially consist of flip-flops, too solved by that at least a non-volatile flip-flop is trained.

Die sequentielle Arbeitsweise ist beispielsweise für Steuerschaltungen, Register und Zähler typisch. Mit der Ausstattung durch nichtflüchtige Flip-Flops besteht die Möglichkeit, Zustandsinformationen beispielsweise auch bei Spannungsunterbrechungen zu speichern.The sequential way of working is for example for Control circuits, registers and counters typical. With the equipment through non-volatile flip-flops it is possible, Status information, for example, even in the event of voltage interruptions save.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention is based on the following of an embodiment are explained in more detail. In the associated Shows drawings

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Prozessors mit nichtflüchtigen Registern und Speichern mit Registerfunktion, 1 1 shows a schematic diagram of a processor according to the invention with non-volatile registers and memories with register function,

2 einen Ausschnitt aus einem abzuarbeitenden Programm, 2 a section of a program to be processed,

3 eine Prinzipdarstellung des Verhaltens nach einer Stromunterbrechung anhand des Programmausschnittes und 3 a schematic representation of the behavior after a power failure based on the program section and

4 einen Ablaufplan zur Verdeutlichung des programmtechnischen Einsprungs in den Ablauf nach einer Stromunterbrechung. 4 a flowchart to clarify the programmatic step into the process after a power failure.

Wie in 1 dargestellt, ist ein Prozessor 1 mit einem internen Register 2, einem internen Puffer 3 mit Registerfunktionen, einer Arithmetik-Logik-Einheit 4 und weiteren Prozessorkomponenten 4a versehen. Das interne Register 2 und der interne Puffer 3 ist als Shadow-Konfiguration mit EEPROM-Zelle ausgeführt. Weiterhin ist ein interner Systembus 5 vorgesehen, der der Verbindung der Baugruppen untereinander dient. Weiterhin ist ein interner Speicher 6 integriert, der Teil des nicht näher dargestellten Programm- und Datenspei chers ist.As in 1 shown is a processor 1 with an internal register 2, an internal buffer 3 with register functions, an arithmetic logic unit 4 and other processor components 4a Mistake. The internal register 2 and the internal buffer 3 is implemented as a shadow configuration with an EEPROM cell. There is also an internal system bus 5 provided that serves to connect the modules with each other. There is also an internal memory 6 integrated, which is part of the program and data storage not shown.

Über einen externen Systembus 7 werden zusätzliche nichtflüchtige externe Datenspeicher (nvSRAM) 8 und externe Programmspeicher (Flash) 9 an den Prozessor 1 gekoppelt. Über eine interne Steuerleitung 10 erfolgt eine Synchronisation der STORE-/RECALL-Vorgänge im Prozessor 1 und dem externen Datenspeicher 8, so daß die notwendige Datenkonsistenz gewahrt werden kann.Via an external system bus 7 additional non-volatile external data storage (nvSRAM) 8th and external program memory (flash) 9 to the processor 1 coupled. Via an internal control line 10 the STORE / RECALL processes are synchronized in the processor 1 and the external data storage 8th so that the necessary data consistency can be maintained.

Die Versorgungsspannung des Systems wird ständig durch eine Spannungsüberwachungsschaltung 11 geprüft. Wird ein Absinken der Versorgungsspannung unter einen bestimmten Pegel festgestellt, wird ein STORE-Vorgang ausgelöst. Für den STORE-Vorgang werden die aktuellen Rechen- und Übertragungsvorgänge im System gestoppt und anschließend eine Sicherung der Inhalte des Registers 2 und des Puffers 3 im EEPROM der Shadow-Anordnung veranlaßt. Die Weiterleitung des STORE-Signals an den externen Datenspeicher 8 erfolgt über eine externe Steuerleitung 12. Die zur Datensicherung im EEPROM des Registers 2 und des Puffers 3 erforderliche Energie wird durch einen externen Kondensator 13 bereit gestellt, der über ein spezielles VCAP-Pin 14 angeschlossen wird.The system supply voltage is constantly monitored by a voltage monitoring circuit 11 checked. If the supply voltage drops below a certain level, a STORE process is triggered. For the STORE process, the current computing and transmission processes in the system are stopped and then a backup of the contents of the register 2 and the buffer 3 caused in the EEPROM of the shadow arrangement. The forwarding of the STORE signal to the external data storage 8th takes place via an external control line 12 , The data backup in the EEPROM of the register 2 and the buffer 3 required energy is provided by an external capacitor 13 provided via a special V CAP pin 14 is connected.

Weiterhin ist eine Systemuhr 15 vorgesehen, die ebenfalls mit einem Kondensator 16 gepuffert werden kann. Der aktuelle Zeitstempel wird mit einer Prüfsumme gesichert, so daß nach einem Power-Up erkannt werden kann, ob die Systemuhr 15 im Zeitraum einer Spannungsunterbrechung durchgängig aktiv war.There is also a system clock 15 provided that also with a capacitor 16 can be buffered. The current time stamp is saved with a checksum so that after a power-up it can be recognized whether the system clock 15 was continuously active during a voltage interruption.

Nach einem Power-Up wird zunächst der EEPROM-Inhalt der Shadow-Anordnung des Registers 2 und des Puffers 3 in den flüchtigen Teil der Shadow-Anordnung zurückgeladen, was als RECALL bezeichnet wird, und der bei Power-down gespeicherte Inhalt der Systemuhr 15 ausgelesen. Anstelle des Power-Up-Resets in herkömmlichen Prozessorsystemen kann optional ein Signal für eine Power-Up-Interruptroutine aktiviert werden. Anschließend werden die unterbrochenen Vorgänge fortgesetzt, ohne daß ein Neustart des Systems erfolgt.After a power-up, the EEPROM content becomes the shadow arrangement of the register 2 and the buffer 3 reloaded into the volatile part of the shadow arrangement, which is referred to as RECALL, and the content of the system clock stored during power-down 15 read. Instead of the power-up reset in conventional processor systems, a signal for a power-up interrupt routine can optionally be activated. The interrupted processes are then continued without restarting the system.

Zum nächstmöglichen Zeitpunkt kann die Interruptroutine gestartet werden. In Abhängigkeit davon, ob Zeitbedingungen bei Spannungsunterbrechungen zu berücksichtigen sind (z.B. beim Einsatz in der Prozeßsteuerung), erfolgt eine Auswertung der Differenz zwischen gesicherter Systemzeit, die in einer Speicherzelle 17 gespeichert ist, und der aktuellen Zeit, die in einer Speicherzelle 18 gespeichert ist. wird eine Überschreitung eines vorgegebenen Zeitintervalls festgestellt, können ein Systemneustart oder andere notwendigen Maßnahmen, z.B. Prüfung von Parametern oder Reinitialisierung von peripheren Baugruppen, durchgeführt werden. Wurde keine Verletzung von Zeitbedingungen und Parametern festgestellt, wird die Interrupt-Routine ohne weitere Aktivitäten beendet und der aktuelle Programmablauf fortgesetzt. Wird auf eine derartige Interruptroutine verzichtet, kann vom Programm selbst eine Unterbrechung seiner Arbeit durch ein Power-Down nicht festgestellt werden.The interrupt routine can be started as soon as possible. Depending on whether time conditions have to be taken into account in the event of voltage interruptions (eg when used in process control), the difference between the system time saved in a memory cell is evaluated 17 is stored and the current time in a memory cell 18 is saved. If a predetermined time interval is determined, a system restart or other necessary measures, for example checking parameters or reinitializing peripheral modules, can be carried out. If no violation of time conditions and parameters was found, the interrupt routine is ended without further activities and the current program flow is continued. If such an interrupt routine is dispensed with, the program itself cannot detect an interruption in its work due to a power down.

In 2 ist der Teil eines abzuarbeitenden Programmes dargestellt. Beispielsweise tritt bei der Bearbeitung der Programmzeile 656 eine Spannungsunterbrechung ein, die einen Power-Down in dem Prozessor 1 erzwingt. Bei diesem Power-Down werden in der dargestellten Art und Weise die aktuellen Werte nichtflüchtig gespeichert und stehen wieder für ein nach dem Ende der Spannungsunterbrechung eintretendes Power-Up zur Verfügung. Wie in 3 ersichtlich ist, kann somit nach der Spannungsunterbrechung sofort wieder in Zeile 656 weitergearbeitet werden.In 2 is the part of a program to be processed. For example, when editing the program line 656 a power failure that causes a power down in the processor 1 forces. With this power-down, the current values are stored in a non-volatile manner in the manner shown and are available again for a power-up that occurs after the end of the voltage interruption. As in 3 can be seen immediately after the voltage interruption in line 656 to be continued.

In 4 ist dargestellt, daß eine Unterbrechung der Betriebsspannung bewirkt, daß sofort in den normalen Ablauf eingesprungen wird. Die gestrichelte Linie stellt hierin den Ablauf nach der Spannungsunterbrechung dar.In 4 it is shown that an interruption in the operating voltage has the effect that the normal sequence is immediately entered. The dashed line here represents the sequence after the voltage interruption.

Ein mögliches Anwendungsgebiet derartiger Prozessoren 1 ist die Steuerungstechnik, in welcher häufig Mikroprozessoren oder Mikrocontroller eingesetzt werden, die auch bei Spannungsunterbrechungen wichtige Prozeßdaten speichern müssen und einen definierten Wiederanlauf gewährleisten. Mit der erfindungsgemäßen Anwendung einer Shadow-Anordnung für interne Register 2 und interne Puffer 3 kann der hierfür erforderliche Aufwand für den Anwender deutlich reduziert werden, da die wesentlichen Daten nichtflüchtig gesichert werden und der Prozessor 1 seine Arbeit an der Stelle fortsetzen kann, an welcher er unterbrochen wurde.A possible area of application for such processors 1 is the control technology in which microprocessors or microcontrollers are often used are set, which must save important process data even in the event of voltage interruptions and ensure a defined restart. With the use of a shadow arrangement according to the invention for internal registers 2 and internal buffers 3 the effort required for this can be significantly reduced for the user, since the essential data and the processor are backed up in a non-volatile manner 1 can continue his work from the point at which he was interrupted.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der genannten Prozessoren 1 ist die Computertechnik. Bei umfangreichen Programmsystemen wird durch den Prozessor 1 eine große Anzahl von temporären Daten in internen Registern 2 und Puffern 3 verwaltet, die nach Spannungsunterbrechungen ohne zusätzliche Maßnahmen nicht mehr zur Verfügung stehen.Another area of application for the processors mentioned 1 is computer technology. In the case of extensive program systems, the processor 1 a large amount of temporary data in internal registers 2 and buffering 3 managed, which are no longer available after additional power interruptions without additional measures.

Mit der Nutzung nichtflüchtiger Speicherelemente als Register 2 oder Puffer 3 können somit auch in der Computertechnik wesentliche Anwendungsvorteile erreicht werden. In der praktischen Anwendung bedeutet dies, daß ein entsprechend aufgebauter Computer auch in einer aktiven Anwendung abgeschaltet werden kann und bei einem erneuten Einschalten der letzte Bearbeitungszustand wieder zur Verfügung steht, d.h. gestartete Programme, Bildschirmanordungen und bearbeitete Daten bleiben erhalten. Dieser Anwendungsfall ist besonders dann interessant, wenn kostengünstige non-volatile RAMs mit großem Speichervermögen, wie sie zukünftig beispielsweise Ferro-RAMs oder magnetoresistive RAMs darstellen können, zur Verfügung stehen.With the use of non-volatile memory elements as registers 2 or buffer 3 significant application advantages can thus also be achieved in computer technology. In practical use, this means that a correspondingly constructed computer can also be switched off in an active application and the last processing state is available again when the computer is switched on again, ie started programs, screen orders and processed data are retained. This application is particularly interesting if inexpensive non-volatile RAMs with large storage capacities, such as those that can be used in the future, for example, Ferro-RAMs or magnetoresistive RAMs, are available.

11
Prozessorprocessor
22
internes Registerinternal register
33
Pufferbuffer
44
Arithmetik-Logik-EinheitArithmetic logic unit
4a4a
Prozessorkomponenteprocessor component
55
interner Systembusinternal system
66
interner Speicherinternal Storage
77
externer Systembusexternal system
88th
externer Datenspeicherexternal data storage
99
externer Programmspeicherexternal program memory
1010
interne Steuerleitunginternal control line
1111
SpannungsüberwachungsschaltungVoltage monitoring circuit
1212
externe Steuerleitungexternal control line
1313
Kondensatorcapacitor
1414
VCAP-PinV CAP pin
1515
Systemuhrsystem clock
1616
Kondensatorcapacitor
1717
Speicherzellememory cell
1818
Speicherzellememory cell

Claims (8)

Integrierte Logikschaltungsanordnung aus einer Prozessor- oder Controlleranordnung mit internen Prozessoreinheiten, wie Arithmetik-Logik-Einheit, Befehlszähler, Adress- und Datenpuffer o.ä., und mit mindestens einem internen Register oder Speicherelement mit Registerfunktion, dadurch gekenn zeichnet, dass zumindest das interne Register (2) als nichtflüchtiges Register derart ausgebildet ist, dass dieses aus einem statischen Speicherelement besteht, dem ein nichtflüchtiges Shadow-Speicherelement direkt zugeordnet ist und dass eine Spannungsüberwachungsschaltung (11) mit einem bei Unterschreiten einer Sollspannung signalauslösenden Steuerausgang (10) vorgesehen ist, der – die nichtflüchtige Speicherübernahme steuernd – mit den Register- und Pufferelementen verbunden ist.Integrated logic circuit arrangement from a processor or controller arrangement with internal processor units, such as arithmetic logic unit, command counter, address and data buffer or the like, and with at least one internal register or memory element with register function, thereby known records that at least the internal register ( 2 ) is designed as a non-volatile register such that it consists of a static memory element to which a non-volatile shadow memory element is directly assigned and that a voltage monitoring circuit ( 11 ) with a control output that triggers a signal when the voltage falls below a target voltage ( 10 ) is provided, which - controlling the non-volatile memory transfer - is connected to the register and buffer elements. Integrierte Logikschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innere Pufferbereiche ebenfalls als nichtflüchtige Pufferbereiche mit der Gestaltung des nichtflüchtigen Registers ausgeführt sind.Integrated logic circuit arrangement according to claim 1, characterized in that inner buffer areas also as a non-volatile Buffer areas with the design of the non-volatile register are executed. Integrierte Logikschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerausgang (10) zum zusätzlichen externen Anschluß ausgebildet ist.Integrated logic circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the control output ( 10 ) is designed for additional external connection. Integrierte Logikschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugriffszeit des nichtflüchtigen Speichers zumindest in der Größenordnung gleich der Zugriffszeit der Prozessoreinheiten ist.Integrated logic circuit arrangement according to one of the Expectations 1 to 3, characterized in that the access time of the non-volatile Storage at least in the order of magnitude is equal to the access time of the processor units. Integrierte Logikschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die internen und/oder externen Programm- und Datenspeicher als nichtflüchtige Speicher realisiert werden.Integrated logic circuit arrangement according to one of the Expectations 1 to 4, characterized in that the internal and / or external program and Data storage as non-volatile Memory can be realized. Integrierte Logikschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine die STORE- und RECALL-Funktionen in dem Register (2), in dem internen (3) und gegebenenfalls in externen Speichern (8; 9) synchronisierende Steuerleitung (12) vorgesehen ist.Integrated logic circuit arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterized in that one of the STORE and RECALL functions in the register ( 2 ), in the internal ( 3 ) and possibly in external memories ( 8th ; 9 ) synchronizing control line ( 12 ) is provided. Integrierte Logikschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nichtflüchtige Register-, Speicher- und/oder Pufferelemente zumindest teilweise als Ferro-RAMs oder magnetoresistive RAMs ausgebildet sind.Integrated logic circuit arrangement according to one of the Expectations 1 to 6, characterized in that non-volatile register, memory and / or buffer elements at least partially as ferro RAMs or magnetoresistive RAMs are formed. Integrierte Logikschaltung, die eine sequentielle Arbeitsweise aufweist und zumindest teilweise aus Flip-Flops besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flip-Flop nichtflüchtig ausgebildet ist.Integrated logic circuit that is a sequential Has working method and at least partially consists of flip-flops, characterized in that at least a non-volatile flip-flop is trained.
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