DE2755822B2 - Einrichtung zur Prozessdatenverarbeitung - Google Patents

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Einrichtung zur Prozeßdatenverarbeitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von programmierbaren Datenverarbeitungseinrichtungen Bezug, wie er in Control Engineering, August 1977, S. 38 und 39 beschrieben ist. Dort wird eine einfache 1-Bit-Datenverarbeitungsanlage beschrieben, bei der in Boolscher Algebra Verknüpfungen binärer Werte in programmierter Reihenfolge möglich sind. Bei der Prozeßdatenverarbeitung treten aber nicht nur Binärsignale sondern auch binärkodierte Daten aus Analogquellen auf, die auszuwerten sind.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Prozeßdatenverarbeitung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die sowohl Binär- als auch mehrstellige Digitalsignale, die am Analogquellen abgeleitet sind, auswerten kann und einfach zu programmieren ist.

Die Aufgabe wir in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß komplizierte Funktionsblöcke mit einem Programmschritt programmierbar sind. Ein- und Ausgangssignale können blockweise und zeitlich unabhängig vom Rechenprogramm über einen Datenbus übertragen werden. Damit ist gewährleistet, daß mehrere Rechner an einem Bus arbeiten können. Mittels programmierbarer Festwertspeicher als Zuordner können die eingelesenen Busadressen umgesetzt bzw. transformiert werden, so daß die Programmierung der Einrichtung erleichtert wird. Die Programmierung wird somit unabhängig von der Adressierung auf dem Datenbus.

Bei einer solchen Struktur der Prozeßdatenverarbeitungscinrichtung lassen sich die einzelnen Funktionselemente leicht und übersichtlich entsprechend der gewünschten Funktion zusammenstellen, wobei Operatoradresse und zugeordnete Operanden- und Ergebnisadressen zu einem Datenwort vereint sind. Es lassen sich z. B. Funktionselemente bilden, die einem Summierglied, einem Schaltglied ■ oder auch komplexeren Gebilden, wie Reglern u. dgl., entsprechen. Die Verknüpfungsprogrammierung zur Bildung von — aus Funktionselementen zusammengestellten — höheren Funktionseinheiten kann dann ohne Schwierigkeit vom Anwender vorgenommen werden, wobei lediglich noch die mit der Schnittstelle auszutauschenden Adressen und Daten für die Ein- und Ausspeicherung festzulegen sind.

Die Erfindung wird weiter anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild eines Mikrocomputers mit der zugehörigen Schnittstelle und

F i g. 2 das Prinzipschaltbild eines durch Programmspeicher gebildeten Reglers als Ausführungsbeispiel einer Funktionseinheit.

Der in Fig. 1 dargestellte Mikrocomputer MC ist an einen lokalen Bus, einen sogenannten Etagenbus, EBUS angeschlossen, der die Schnittstelle für den Informationsaustausch mit einem übergeordneten System bildet. Der lokale Bus umfaßt mehradrige Leitungen für den Adreßbus Ea, für den Datenbus Eda für binärcodierte Daten aus Analogquellen und den Datenbus Edb für Binärdaten. Ein nicht dargestellter Buskoordinator beaufschlagt die Adressleitung Ea zyklisch mit dem Gesamtbestand der verwendeten Adressen, während die Zuordnung zu den betreffenden Daten durch synchrone Zuschaltung von Sendern bzw. Empfängern an die Datenleitungen Eda bzw. Edb gegeben ist. Unter Adressen werden im vorliegenden Zusammenhang alle Kenndaten für bestimmte Informationen verstanden, also z. B. Speicherplatzadressen zur Kennzeichnung von Speicherplätzen, Datenadressen zur Kennzeichnung von Daten, worunter hier im allgemeinen Operanden, Parameter und Ergebnisse von Verknüpfungsoperationen zu verstehen sind, aber auch Operatoradressen zur Kennzeichnung von logischen oder arithmetischen Operationen.

Unter den zyklisch ablaufenden Adressen ist diejenige Gruppe, die für die Übertragung von Daten in den lokalen Bus vorgesehen ist, durch besondere Voradressen oder Adressbestandteile gekennzeichnet. Diese werden von einem an Ea angeschlossenen Eingabe-Ausgabe-Umschalter E4Sdetektiert und zur Lesesteuerung von Arbeitsspeichern RAM\ und RAM2 verwendet. Für den übrigen Teil der Adressen sind die Speicher im Schreibbetrieb, übernehmen also die den jeweils vorhandenen Adressen entsprechenden Daten aus den Datenbussen Eda, Edb. Die auf Ea vorhandenen Adressen werden, für Analogdaten und Binärdaten gesondert, durch Zuordner in Form von programmierbaren Festspeichern EPROM^ und EPROM₂ detektiert

und — im allgemeinen nach Umcodierung — zur Kennzeichnung der gleichzeitig vorhandenen Daten an die Arbeitsspeicher RAMu RAM₂ gegeben, und zwar zur Kennzeichnung der Daten durch ihre Speicherplatzanordnung oder auch durch Einschreiben in Verbin- ^r> dung mit diesen Daten für die weitere Kennzeichnung.

Der Datenaustausch zwischen dem Mikrocomputer und dem lokalen Bus erfolgt in zwei gesonderten Zyklen, nämlich ein erster für die Übernahme vom Datenbus und ein späterer für die Übergabe in den Datenbus. Cer Verkehr mit dem lokalen Bus EBUS erfolgt in der dargestellten Lage der verschiedenen adress- bzw. datenseitigen Umschalter der Speicher RAMu RAM₂, wobei Auslesen bzw. Einschreiben an den entsprechenden Steuereingängen WT? der Speicher in r> Abhängigkeit vom Eingabe-Ausgabe-Umschalter EAS erfolgt. Im. Arbeitsintervall des Mikrocomputers befinden sich die Umschalter in der bezüglich der dargestellten entgegengesetzten Lage, so daß die Speicher RAM\ und RAM₂ mit einem inte, nen Adressbus IBUSa und einem internen Datenbus IBUSd verbunden sind. Gleichzeitig sind die Steuereingänge WR der Datenspeicher durch einen zusätzlichen Umschalter US von FAS auf einen entsprechenden Anschluß der Zentralverarbeitungseinheit CPU umgeschaltet, so daß der Schreib- und Leseverkehr innerhalb des Computers erfolgen kann. Die taktgerechte Steuerung der verschiedenen Umschalter erfolgt synchron mit den Buszyklen durch einen Taktzeitgeber TZ.

An die internen Busse IBUSa und IBUSd sind neben der Zentralverarbeitungseinheit CPU ein Arbeitsspeicher RAMi, ein Unterprogrammspeicher PROM sowie ein Verknüpfungsprogrammspeicher EPROMz angeschlossen. Wie im einzelnen nicht näher auszuführen ist, r> erfolgt die Datenverarbeitung innerhalb des Arbeitsintervalls durch Abruf von durch ihre Adressen gekennzeichneten Daten aus den Datenspeichern, Verknüpfung gemäß den in PROM und EPROMi gespeicherten befehlen sowie unter Zwischenspeicherung u. dgl. im Arbeitsspeicher RAMj.

Im Arbeitsintervall des Mikrocomputers werden die Speicherplätze des Verknüpfungsprogrammspeichers EPROMi in vorgegebener Reihenfolge, z. B. in der natürlichen Reihenfolge der Speicherplatzadressen, vom internen Adressbus IBUSa aufgerufen und geben die entsprechenden Kenndaten für Operatoren, Operanden, gegebenenfalls Parameter und Ergebnisse, d. h. also die Operator- und Datenadressen im vorliegenden Sinne, an den internen Datenbus IbUSd. Der Arbeitszy- 5r klus des Computers ist also nach Ablauf und Inhalt durch die aufgerufene Speicheradressfolge und durch die zugehörigen Operator- und Datenadressen in Verbindung mit den in den Arbeitsspeichern RAM\, RAM2 enthaltenen Daten selbst bestimmt. Demgemäß werden im Verknüpfungsprogrammspeicher Speicherplatzfolgen von jeweils aufeinanderfolgend aufgerufenen Speicherplätzen gebildet und je einem Funktionselement zugeordnet, das durch seinen Operator bzw. die Operatoradresse gekennzeichnet ist Es kann sich also z. B. um Summierelemente, Differenzier- oder Integrierelenaente handeln, die jeweils einem einzigen Operator mit im allgemeinen mehreren Operanden und einem Ergebnis entsprechen. Durch Zusammenstellen einer solchen Speicherplatzfolge und Zuordnung der einzelnen Speicherplätze zu den gewünschten Kennzeichen bzw. Adressen, die von der Zentralverarbeitungseinheii verstanden werden können, lassen sie!, also beliebige Funktionselemente verwirklichen. Weiterhin ergibt der Gesamtabiauf der verschiedenen Funktionselement-Speicherplatzfolgen eine kombinierte Funktionseinheit entsprechend einer komplexen Schaltung. Auf diese Weise lassen sich z. B. Funktionseinheiten wie Regler und dergleichen verwirklichen.

In Fig. 2 ist die Programmstruktur eines Reglers als Ausführungsbeispiel wiedergegeben. Es liegen innerhalb dieser Einheit sechs Funktionselemente vor, die jeweils durch ihren Operator bzw. die Operatoradresse gekennzeichnet sind nämlich ein erstes Summierglied Ri, ein ersies Parameterglied P2, ein Integrator R3. ein zweites Parameterglied PA, ein Multiplikator R 5 und ein zweites Summierglied R 6. Die vorgenannten Symbole stehen für entsprechende Operatoradressen octe r -kennzeichen, die jeweils im Speicherplatz 1 1 bzw. 21 bzw. 31 bzw. 41 bzw. 51 bzw. 61 des Verknüpfungsprogrammspeichers EPROMi stehen und durch Aufruf der betreffenden Speicherplatzadresse ausgelesen werden. Die einzelnen Funktionselemente sind ferner je einer Speicherplatzfolge zugeordnet, wobei der Operator· Adressspeicherplatz immer der erste in dieser Folge ist und durch seinen Aufruf die gesamte Folge aktiviert wird. So umfaßt die dem Funktionselement R1 (Operator) zugeordnete Speicherplatzfolge die Speicherplatzadressen 11 bis 15, wobei in 12 und 13 die Eingangsoperandenadressen DIi und DX₂. in 14 eine rückgekoppelte Ergebnisadresse ES und in 15 die Ergebnisadresse EX der Einheit stehen. In den der Operatoradresse nachgeordneten Speicherplätzen können also z. B. Ergebnisadressen anderer Elemente oder auch sonstige, schon innerhalb der gesamten Einheit vorgesehene Operanden- oder Parameteradressen stellen. Auf diese Weise spiegelt die Struktur der festen Speicherplatzzuordnung zu den Adressen auch die Struktur der gesamten Funktionseinheit wieder.

Die Belegung und Zuordnung der weiteren Speicherplätze ergibt sich ohne weiteres aus Fi g. 2, wobei die Opierandenadressen mit D, die Parameteradressen mit P und! die Ergebnisadressen mit E — jeweils gefolgt von der Nummer des Funktionselementes — bezeichnet sind. Vor der betreffenden Operator- bzw. Datenadresse ist jeweils die Speicherplatzadresse angegeben, die sich in die Adressfolge des Funktionselementes einfügt.

Die Verwirklichung der Funktionsverknüpfung mittels eines programmierbaren Speichers hat den Vorteil der leichten Handhabbarkeit und gegebenenfalls auch der Korrigierbarkeit. Grundsätzlich kommt jedoch auch eine Verwirklichung durch sonstige Zuordner wie Halbleiternetzwerke oder dergl. in Betracht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Prozeßdatenverarbeitung mit einer Zentralverarbeitungseinheit, mit einem Arbeitsspeicher und mit einem Verknüpfungspro- ί grammspeicher, dessen Inhalt Funktionselemente und deren Zusammenschaltung definiert und dessen Speicherplätze in fester Reihenfolge abfragbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplätze eines zweiten Arbeitsspeichers (RAMi, RAM2) von einem Taktzeitgeber (TZ) für ein erstes Intervall mit einem ersten Datenbus (Eda, Edb) in Abhängigkeit der von Zuordnern (EPROMi, EPROM2, Umschalter £45; dekodierten zyklisch ablaufenden Adressen eines ersten r> Adressbusses (Ea) und für ein zweites Intervall mit einem zweiten Datenbus (IBUSd) in Abhängigkeit der Adressen auf einem zweiten Adressbus (IBUSa) verbindbar sind, und daß der zweite Datenbus (IBUSd) und der zweite Adressbus (IBUSa) mit der 2» Zentralverarbeitungseinheit (CPU) am ersten Arbeitsspeicher (RAM3) und dem auf jeweils auf einen ersten Speicherplatz eine Funktion und auf folgenden Speicherplätzen die Adressen der Operanden im zweiten Arbeitsspeicher (RAMi, RAM2) bestim- 2t menden Verknüpfungsprogrammspeicher (EPROM 3) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verknüpfungsprogrammspeicher (EPR0M3) als programmierbarer Festspeicher «ι ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem zweiten Datenbus (IBUSd) und dem zweiten Adressbus (IBUSa)'m Wirkverbindung stehender Festwertspeieher (PROM) zur Speicherung von Unterprogrammen vorgesehen ist.