DE2908691A1

DE2908691A1 - Digitalrechner

Info

Publication number: DE2908691A1
Application number: DE19792908691
Authority: DE
Inventors: Bernard Paul Gollomp
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1978-04-11
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB2019057A; US4164786A; CA1104263A; DE2908691C2; FR2423005B1; JPS54134933A; GB2019057B; FR2423005A1

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Digitalrechner und insbesondere Digitalrechner mit begrenztem Speicherumfang und einer direkten Speicheradressenmöglichkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Erweiterung des Speicherbereiches und der direkten Speicheradressiermöglichkeit.

Die direkte Adressiermöglichkeit von Digitalrechnern wie beispielsweise einen Mikroprozessor ist durch die Anzahl von Bits des Speicher/Programmzählerregisters in der Zentraleinheit des Mikroprozessors begrenzt.

Wenn ein spezielles Anwendungsprogramm größer ist (mehr Speicherplatz erfordert) als der Speicher, der direkt adressiert werden kann, so war bisher die Praxis, das Anwendungsprogramm logisch aufzuteilen (in Moduln einzuteilen) und es in Großspeichern zu speichern. Während der Programmausführung wird der Speicher eines Großspeichers in logischer Ausführungsfolge in den Mikroprozessor eingelesen. Das Ausführungsprogramm fordert entweder direkt oder über ein Betriebs- bzw. ein Organisationsprogramm die Fortsetzung der Programmausführung im nächsten logischen Anwendungsprogrammteil (Modul) an. Ein Dienstprogramm oder ein Dienstunterprogramm/ das Teil des Betriebssystems ist, besorgt das Auslesen des nächsten logischen Programm-Moduls vom Großspeicher sowie die Speicherung dieser Daten im Mikroprozessor-Speicher für die nachfolgende Verarbeitung und Ausführung. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der Großspeicher ein Magnetband, eine Magnetplatte, eine Weichplatte oder, je nachdem, selbst ein Lochstreifen oder eine Lochkarte sein kann. Ferner sei bemerkt, daß, wenn das Betriebssystem, das Organisations-

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programm oder selbst die speziellen Programme zu groß sind, um zusammen mit dem Anwendungsprogramm im Rechner verarbeitet zu werden, auch sie in Speicher-/Lesefolgen vom Großspeicher aufgeteilt (in Moduln aufgeteilt) und wie vorstehend angegeben, im Speicher des Mikroprozessors gespeichert werden müssen.

die

Wenn das Anwendungsprogramm, Betriebssysteme, die Organisationsoder Hilfsprogramme und dgl. so in Moduln aufgeteilt, gespeichert und gelesen werden, müssen Großspeicher und Hilfsdienstprogramme vorgesehen sein, und Zeit muß für die Speicherung und das Lesen zugeteilt werden sowie zur Prüfung der Richtigkeit der so verarbei-

die

teten Daten. Durch die Miteinbeziehung der Großspeicher wird Zuverlässigkeit der Anlage und der Systeme beeinträchtigt, während für einige Anwendungen die Zeit für die vorstehend beschriebene Datenverarbeitung einfach nicht zur Verfügung steht.

Die Erfindung sieht eine Einrichtung vor, diese Nachteile infolge einer begrenzten Speichergröße und einer begrenzten direkten Speicheradressiermöglichkeit des Digitalrechners durch Vergrößerung des direkten Adressierbereiches und der Speichergröße des Rechners zu vermeiden. Da eine Vergrößerung des direkten Adressierbereichs häufig durch die konstruktive Auslegung des Rechners ausgeschlossen ist, ist eine Programmdurchführung einschließlich einer Vorrichtung zur übertragung des Adressierbereiches erforderlich, um praktisch eine unendliche Speichererweiterung zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Speicherpotenz gelenkt wird und daß der Speicher-Rechner über Schnittstellen mit Vorrichtungen verbunden wird, die durch Eingabe-Ausgabebefehle des Rechners gesteuert werden können. Wenn beispielsweise die Speicher

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Festwertspeicher (ROMs), programmierbare Festwertspeicher (PROMs) oder Magnetgeräte wie einen Kerns ρ ei eher film umfassen, ist die Anordnung so, daß die Speicher nur dann aktiv sind, wenn sie angesteuert werden oder unter Spannung stehen. In abgeschaltetem Zustand sind sie an ihre Signalschnittstellen, d.h. Adressen, Eingabe-Ausgabedaten in rein passiver Weise angeschlossen. Durch Auslegung der Speicher in Moduln, deren Größe entweder kleiner oder gleich ist der Größe (dem Bereich) des Rechner-Speichers sowie durch wahlweisen Anschluß der Moduln an die Daten- und Adressensammelschienen des Rechners sowie durch Steuerung der Spannung über Eingabe-Ausgabebefehle werden der direkte Adressierbereich und der Speicherbereich des Rechners praktisch unbegrenzt erweitert. Großspeicher und Ver-

die arbeitungszeiten sind nicht erforderlich, Betriebssicherheit des Rechners wird gegenüber den früher bekannten Einrichtungen zur Erreichung der Ziele der Erfindung vergrößert.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Rechners und seiner Schnittstellen zu den erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Erweiterung des Speicherbereiches und der direkten Speicheradressiermöglichkeiten des Rechners. Fig. 2 ein Blockschaltbild einer wesentlichen Einzelheit einer allgemein in Fig. 1 gezeigten SpeicherwahIsteuer ung.

Der Rechner wie ein Mikroprozessor der Fig. 1 umfaßt eine herkömmliche Zentralrecheneinheit (CPU) 2 sowie einen herkömmlichen Spei-

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eher 3. Die Zentralrecheneinheit umfaßt eine logische Reehenschaltung (ALU) 4, ein Befehlsdecodiergerät 6 sowie ein in der Zentraleinheit über eine Speicherdatensammelschiene 1O angeschlossenes Adressen/Programmzählregister 8. Die Speicherdatensammelschiene führt von der Zentraleinheit 2 an eine Speicherwah!steuerung 14, die näher anhand der Fig. 2 beschrieben wird. Eine Eingabe-Ausgabesteuerschiene 15 führt vom Befehlsdecodiergerät 6 in der Zentralrecheneinheit 2 zur Speicherwahlsteuerung 14.

Eine entsprechende Stromversorgung 16 versorgt die Speicherwahlsteuerung 14 (Fig. 2), die entsprechenden Baugruppen der Zentralrecheneinheit 2 sowie den Rechner-Speicher 3 (Fig. 1) mit Strom und Spannung.

Das erfindungsgemäße Erweiterungsmerkmal umfaßt drei Speichermoduln 18,20,22. Diese Moduln sind aus Erläuterungsgründen gezeigt, doch in Abhängigkeit von den Erweiterungsmöglichkeiten der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von Moduln eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Speichermoduln 18,20 und 22 beispielsweise programmierbare Festwertspeicher (PROMs) sein können, wie sie von der Texas Instruments, Inc. hergestellt werden und unter dem Markennahmen "TMS 2716JL" verkauft werden. Diese Geräte können löschbare programmierbare Festwertspeicher mit einer Kapa-

löschbarer PROMs

zität von 2048 Wörtern χ 8 Bits/sein, wie es im vorläufigen Datenblatt vom März 1977 der Texas Instruments, Inc. angegeben ist, deren Bereich kleiner oder gleich ist dem Bereich des Rechnerspeichers 3.

Eine Speicheradressensammeischiene 24 führt vom Adressen/Programm-

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Zählregister 8 in der Zentralrecheneinheit 2 zum Rechner-Speicher 3 sowie zu den einzelnen Speichermoduln 18,20 und 22. Auch die Speicherdatensammelschiene 10 führt zum Rechner-Speicher 3 und den einzelnen Speichermoduln 18,20 und 22 (Fig. 1).

Die Speicherwahlsteuerung 14 erzeugt SpeicherzugriffSteuersignale sowie SpeieheransteuerungsSignaIe, die über Speichersteuerschienen 26,28 und 30 an den Speichermoduln 18,20 und 22 anliegen (siehe Fig. 2).

Fig. 2 zeigt die wesentlichen Einzelheiten der Speicherwahlsteuerung 14. Sie umfaßt ein Steuerregister 32, das ein herkömmlicher allgemeiner Speicher sein kann. Die Eingabe-Ausgabesteuerschiene 15 und die Speicherdatensammelschiene 10 (Fig. 1) führen zum Steuerregister 32.

Dieses gibt Speicherzugriffssteuersignale an seine Ausgangsleitungen 34,36 und 38 ab, welche an den Speichersteuerschienen 26,28 und 30 anliegen.

Die Leitung 34 für ein Speicherzugriffssteuersignal ist an einen elektronischen Schalter 40, die Leitung 36 für ein Speicherzugriffssteuersignal an einen elektronischen Schalter 42 und die Leitung für ein Speicherzugriffsteuersignal an einen elektronischen Schalter 44 angeschlossen. Die Schalter 40,42 und 44 können herkömmliche Transistorschalter sein, die normalerweise nicht angesteuert sind oder sperren.

Diese elektronischen Schalter 40,42 und 44 sind an die Stromver-

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sorgung 16 (Fig. 1) angeschlossen. Die Schalter 40,42 und 44 sind so angeordnet, daß sie wahlweise durch verschiedene Sehaltzustände der entsprechenden SpeicherzugriffSteuersignale angesteuert werden und damit Spannung über die Speicherversorgungsleitungen 46,47 und 48 leiten, die durch die Sanimelschienen 26,28 und 30 geführt werden und zu den entsprechenden Speichermoduln 18,20 und 22 (Fig. 1) führen.

Anhand der vorstehenden Auslegung erkennt man, daß der von der Stromversorgung 16 direkt versorgte Rechner-Speicher 3 stets aktiv an die Speicheradressenschiene 24 sowie an die Speicherdatensammelschiene 10 angeschlossen ist. Der durch den Rechner-Speicher 3 dargestellte Speicher der Anlage wird dadurch erweitert, daß wahlweise die Speichermoduln 18,20 und 22 angesteuert werden, wodurch diese auf die Daten ansprechen, die an sie über die Speicheradressensammelschiene 24 und die Speicherdatensammeischiene 10 übertragen worden sind.

Während der Ausführung eines Programms, wenn der Rechner-Speicher 3 durch Zugriff zu einem Speichermodul 18,20 oder 22 erweitert werden muß, um die Programmausführung fortzusetzen, Daten zu gewinnen oder eine Kombination von beiden, enthält der Rechner-Speicher 3 einen oder mehrere Ausgabebefehle. Das durchzuführende Programm enthält auch solche Ausgabebefehle. Wenn ein Ausgabebefehl ausgeführt wird (durch das Befehlsdecodiergerät 6 in der zentralen Recheneinheit 2 decodiert wird), werden Steuerdaten an das Steuerregister 32 in der Speicherwahlsteuerung 14 über die Sammelschiene 15 übertragen, während gleichzeitig Steuerdaten, d.h. der logische Schaltzustand der über die Sammelschiene 15 übertragenen Daten,

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über die Sammelschiene 10 an das Steuerregister 32 gelangt. Die Steuerdaten und die logischen Daten versetzen das Steuerregister 32 in verschiedene Schalt- und Steuerzustände. Diese Steuer- oder Schaltzustände bewirken wiederum, daß einer der Schalter 40,42 und 44 angeschaltet oder angesteuert wird, wodurch Spannung über eine der Speicher/Steuersammelschienen 26,28 und 3O an eines der Speichermoduln 18,20 und 22 gelangt. Außerdem werden die für den Zugriff zu einem bestimmten Speichermodul erforderlichen Steuerdaten durch die entsprechende Speichersteuersammelschiene geleitet.

Aus der vorgehenden Beschreibung der Erfindung anhand der Zeichnungen geht hervor, daß die Speicherwahlsteuerung 14, die allgemein in Fig. 1 und in wesentlichen Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt ist, in Abhängigkeit von einem Eingabe-Ausgabebefehl Spannung an ein entsprechendes Speichermodul anlegt. Das Speichermodul, an welchem diese Spannung anliegt, ist praktisch aktiv mit dem Rechner verbunden und außerdem noch mit dem Rechner-Speicher 3, um den direkten Adressierbereich und den Speicherbereich gegenüber früher zu erweitern. Somit wird der direkte Adressierbereich des Rechners und sein Speicherbereich durch Senkung der Potenz oder Möglichkeiten der Speichermoduln und durch Steuerung der Speichermodul/Rechnerschnittstellen durch Eingabe-Ausgabebefehle des Rechners vergrößert.

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Leerseite

Claims

Eätentansgrüche

Einrichtung zur Erweiterung der direkten Adressiermöglichkeit eines Speichers und des Speicherbereiches eines Rechners mit einer zentralen Recheneinheit, einer Vorrichtung zur Übertragung der Speicherdatensignale sowie einer Vorrichtung zur Übertragung des Speicheradressensignals an die zentrale Recheneinheit, ferner mit einem aktiv an beide Signalübertragungseinrichtungen angeschlossenen Speicher sowie mit einer an die Zentralrecheneinheit angeschlossenen Vorrichtung zur Übertragung von Eingabe-Ausgabesteuersignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung folgende Baugruppen umfaßt: eine Anzahl von Speichermoduln (18,20,22), die passiv mit der Übertragungsvorrichtung (24) für das Speicheradressensignal und mit der Übertragungsvorrichtung (10) für das Speicherdatensignal verbunden ist, eine Stromversorgung (16), eine an die Stromversorgung (16), an die Vorrichtung zur Übertragung von Speicherdatensignalen (10), an die Vor-

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richtung zur Übertragung der Eingabe-Ausgabesteuersignale (15) sowie an die Speichermoduln (18,20,22) angeschlossene Steuerung (14), die in Abhängigkeit von Signalen, die von den beiden zuletzt erwähnten Signalübertragungsvorrichtungen (10,15) übertragen werden in verschiedene Schalt- und Steuerzustände versetzt wird, wodurch Spannung und SpeicherzugriffSteuersignale wahlweise von der Steuerung (14) an eines der Speichermoduln (18,20,22) übertragen wird, ferner dadurch, daß ein Speichermodul (18,20 oder 22) in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch Spannung und durch Speicherzugriffsteuersignale aktiv an die Speicheradressen- und Speicherdatensignalübertragungseinrichtungen (24,10) zusätzlich zum Speicher (3) angeschlossen werden, der ebenfalls aktiv mit den beiden letzterwähnten Signalübertragungseinrichtungen (10,24) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (14) folgende Baugruppen umfaßt: ein an die Speicherdatenübertragungseinrichtung (10) und an die Eingabe-Ausgabesteuersignalübertragungseinrichtung (15) angeschlossene Steuerregister (32), das in Abhängigkeit von den durch die beiden letzterwähnten Einrichtungen (10,15) übertragenen Signalen in verschiedene Schalt- und Steuerzustände versetzt wird, um eine Anzahl von SpeicherzugriffSteuersignalen abzugeben, ferner eine entsprechende Anzahl von Schalteinrichtungen (40,42,44), die normalerweise nicht angesteuert mit der Stromversorgung (16) und dem Steuerregister (32) verbunden sind und in Abhängigkeit von SpeicherzugriffSteuersignalen arbeiten, wobei eines der Signale wahlweise eine der Schalteinrichtungen (40,42,44) ansteuert, um ein Spannungssignal zu befördern, ferner dadurch, daß ein Spei-

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chermodul (18,20 oder 22) mit dem Speicherregister (32) sowie mit der durchsteuernden Schalteinrichtung (40,42 oder 44) verbunden ist und in Abhängigkeit vom Spannungssignal und dem Speicher Zugriffsteuersignal aktiv an die übertragungseinrichtungen für die Speicheradresse und für das Speicherdatensignal (24,10) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der einzelnen Speichermoduln (18,20,22) gleich oder kleiner ist als der Bereich des Speichers (3).

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