DE3003103C2 - Elektronisches Gerät mit Auffrischanordnung für einen dynamischen Speicher - Google Patents

Description

eln Überwachungssignal mit einem ersten Signal- '° ^te" ^z" ^^önnen· Hauptsächlich daraus resultiert d:?. Tatsache, daß dynamische Speicher mehr elektrische Leistung verbrauchen als C-MOS-Speicher. In herkömmlichen Speichersystemen werden daher dynamische Speicher lediglich für die äußeren oder peripheren Speicher oder

- einer Batterie (3) zur Stromversorgung, wenn die ^I5 ™^s Pufferspeicher für äußere Speicher verwendet, also

dort, wo eine Speicherauffrischung nicht erforderlich ist. Werden dynamische Speicher als Teil größerer Systemeinheiten verwendet, so muß elektrische Leistung für den peripheren Schaltkreis der dynamischen Speicher kontinuierlich zur Verfügung stehen, und zwar auch dann, wenn die Hauptstromversorgung unterbrochen wird, um den Speicherinhalt festhalten zu können.

Zum Festhalten des Speicherinhalts bei Stromausfall, jedoch nicht des Inhalts von dynamischen Speichern, ist es aus der DE-AS 24 15 029 bekannt, eine Zusatzbatterie zu verwenden, an die das Speichersystem angeschlossen wird, wenn die Hauptstromversorgung ausfällt. Ein elektronisches Gerät mit Auffrischanordnung für einen dynamischen Speicher auch beim Ausfall einer Hauptstromanderen Bauteilen des elektronischen Geräts ver- ^{30 versor}8ung Ist ebenfalls bekannt und in der Figurenbunden Ist, daß sie beim ersten Signalpegel von beschrelbung anhand der Fi g. 1 näher erläutert. Ein solches elektronisches Gerät weist, wie aus der Figurenbeschreibung hervorgeht, alle Merkmale des Oberbegriffs des Hauptanspruchs auf.

Von elektronischen Registrierkassen der Anmelderin her ist es bekannt, einen Aufbau vorzusehen, bei dem auch nach Abschalten der Registrierkasse deren Speicher mit einer zugehörigen Spannungsversorgung eingeschaltet bleibt.

Die Gegenstände gemäß DE-AS 24 15 029 und gemäß F i g. 1 zeichnen sich dadurch aus, daß beim Ausfall der Hauptstromversorgung die gesamte Versorgung des Geräts durch eine Batterie übernommen wird. Dafür sind Batterien großer Kapazität erforderlich. Bei dem bei den

pegel liefert, wenn das elektronische Gerät über eine Hauptstromversorgung (2) gespeist 1st und einen zweiten Signalpegel aufweist, wenn die Hauptstromversorgung unterbrochen 1st,

Hauptstromversorgung (2) unterbrochen Ist,

- und mit einer Steuersignaleinrichtung, die beim ersten Signalpegel der Prüfgruppe (4) Bauteile des elektronischen Geräts (1) mit der Hauptstromversorgung (2) und beim zweiten Signalpegel mli der Batterie \3) verbindet,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das elektronische Gerät (1) ein außerhalb des Zentralprozessors (31) befindliches Auffrisch-Steuersystem (33 bis 36) zur Erzeugung eines zweiten Auffrisch-Steuerslgnals (RAS) bei Unterbrechung der Hauptstromversorgung aufweist,

- und daß die Steuersignaleinrichtung so mit den

der Prüfgr-.ppe alle Bauteile mit der Hauptstromversorgung (2) verbindet und beim zweiten Signalpegel nur den Speicher 17) und das Auffrisch-Steuersystem (33 bis 36) mit der Batterie (3) verbindet,

- und daß das Auffrlsch-Steuersystem eine Differenzierschaltung (36) aufweist, die eine Impulsbreitenreduzierung des Auffrischsignals bewirkt.

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2. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Halteschaltung (34A), welche das
von dem Auffrlsch-Steuersystem (32 bis 36) erzeugte
zweite Auffrlsch-Steuerslgnal für die Dauer eines vorgegebenen Zeltraums aufrechterhält, wenn ein Aus- 45 Registrierkassen angewandten Prinzip wird nicht "mehr gangsslgnal der Prüfgruppe von dem zweiten auf den das gesamte elektronische Gerät, also die Registrierkasse ersten Uberwachungsslgnalzustand übergeht. beim Abschalten der Hauptstromversorgung welter ver-

3. Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, sorgt, sondern es werden nur noch diejenigen Teile weldadurch gekennzeichnet, daß das Auffrlsch-Steuer- terversorgt, die für das Auffrischen des dynamischen system (Flg. 3) zur Erzeugung des zweiten Auffrisch- so Speichers zuständig smd. Würde man dieses Prinzip mit Steuersignals dem Prinzip der Notstromversorgung durch eine Batterie

- einen ein Taktsignal abgebenden Oszillator (33), kombinieren, so wäre es bereits möglich, mit Batterien

- einen das Taktsignal in Synchronisiersignale geringerer Kapazität auszukommen. Aus praktischen umsetzenden Takt-Zähler (34), Gründen Ist es günstig, mit einer Batterie möglichst

- einen In Abhängigkeit von den Synchronisier- ⁵⁵ 8^erln8^er Kapazität auszukommen, da dies zu einer Verslgnalen des Takt-Zählers Auffrlsch-Adreßsteuer- ^blll|ß^ung. Verkleinerung und Gewichtserleichterung der

Geräte führt, was Insbesondere wichtig ist, wenn es sich um kleinere, tragbare elektronische Geräte handelt. Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes elektronisches Gerät mit Auffrischanordnung für einen dynamischen Speicher anzugeben, das mit einer Batterie möglichst geringer Kapazität für die Stromversorgung bei Ausfall der Hauptstromversorgung auskommt.

Der Patentanspruch 1 gibt die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe In kurzer Zusammenfassung an. Die Lösung beruht Im wesentlichen darauf, daß das erfindungsgemäße elektronische Gerät ein außerhalb

signal (AREF) erzeugenden Dekodierer (35) und - ein Auffrischimpulse in Abhängigkeit von den Synchronisiersignalen des Takt-Zählers abgebendes Element (36)

umfaßt.

4. Elektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Takt-Zähler (34) eine das Oszlllator-Taktslgnal (CP₀) aufnehmende Halteschaltung (34/4) und einen den Ausgang der Halteschaltung aufnehmenden Zähler (34fl) umfaßt.

des Zentralprozessors befindliches Auffrisch-Steuersystem zur Erzeugung eines zweiten Auffrisch-Steueräignals bei Unterbrechung der Hauptstromversorgung aufweist. Dieses Auffrtsch-Steuersystem weist dazuhln sine Dlfferenzlerschalturfg auf, die eine Impulsbreiten- -, reduzierung des Auffrischsignals bewirkt, wodurch sich sine weitere Erniedrigung des Stromverbrauchs ergibt. Bei Unterbrechung der Hauptstromversorgung werden also nur noch rtes zusätzliche Auffrisch-Steuersystem und der dynamische Speicher durch die Spannung der ,„ Notbatterie versorgt. Diese kann besonders klein ausgebildet sein, da das zusätzliche Auffrisch-Steuersystem so ausgelegt Ist, daß es minimalen Energieverbrauch aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedan- _r, kens sind unter anderem in der nachfolgenden Beschreibung sowie in Unteransprüchen enthalten.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Steueranordnung besteht darin, daß das Auffrischen des Inhaltes eines dynamischen Speichers unter normalen jn Betriebsbedingungen, wenn das betreffende elektronische Gerät aus seiner Hauptstromversorgung gespf.'st wird, über den geräteeigenen Zentralprozessor erfolgt, dagegen bei unterbrochener Hauptstromversorgung von einer besonderen Auffrisch-Steuerschaltung übernommen .;.-, wird, die aus einer kleinen Hllfsbatterie gespeist wird.

Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Aufführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, die auch den Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigt u>

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer herkömmlichen Auffrisch-Steueranordnung für einen dynamischen Schreib-/Lese-Speicher,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Stromversorgungsschaltung innerhalb der nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Auffrisch-Steueranordnung,

Flg. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Auffrisch-Steueranordnung für einen dynamischen Schreib-/ Lese-Speicher,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm zu der Steueranordnung von Flg. 3, und

Fig. 5 eine grafische Darstellung eines von einem In Fig. 3 enthaltenen Zentralprozessor abgegebenen Auffrlsch-Steuersignals.

Zu der In Flg. 1 dargestellten herkömmlichen Auf- -ti frlsch-SteueianordnuRg für einen dynamischen Schreib-/Lese-Speicher gehört eine Batterie 3mit einer großen Kapazität, welche das gesamte zugehörige elektronische Gerät 1 mit elektrischem Strom versorgen muß, wenn die Hauptstronversorgung unterbrochen ist. 3»

Das elektronische Gerät 1 wird normalerweise aus einer Hauftspannungsquehe (Wechselstromquelle) 2, deren Betriebszustand durch eine Überwachungsschaltung 4 festgestellt wird, mit Strom versorgt. Das elektronische Gerät 1 enthält einen Zentralprozessor 5, welcher '■'·■ den Betrieb dieses Gerät steuert, einen dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff 7 und eine Steuerschaltung 6 zur Steuerung der Adreßwahl und der Speicherauffrischung in dem dynamischen Speicher 7. Bei Abschaltung der ais Hauptspannungsquelle dienenden w Wechseistromquelle 2 aktiviert die Überwachungsschaltung 4 mittels einer Steuersignaleinrichtung die Batterie 3. welche dann das Gesamtsystem des elektronischen Gerätes i mit Strom versorgt.

Das erfindungsgrmäße elektronische Gerät enthält ..-. eine in Fig. 2 schematisch dargestellte Strornversorgungs.sLhaltung. an deren Eingangsklemmc 2(1 eine Gleichspannung I _;N anliegt, die eine nicht <!:irge^cllii·.

an eine Wechselstromquelle angeschlossene Gleichrichterschaltung abgibt. An die Eingangsklemme 20 sind eine erste Stromversorgung 21, welche eine Steuerschal tung eines elektronischen Gerätes mit einer Spannung V beliefert, und ein Glelch-ZGleichspannungswandler 22 angeschlossen, welcher eine periphere Schaltung des dynamischen Speichers mit einer Spannung V_B versorgt. Ferner Hegt am Eingang des Gleich-/Gleichspannungswandlers 22 eine Batterie 23 mit geringer Kapazität, welche dessen Stromversorgung übernimmt, sobald die Eingangs-Gleichspannung V_1n unterbrochen wird.

Solange die Eingangs-Gleichspannung V_1n anliegt, wird die Steuerschaltung des elektronischen Gerätes 1 aus der ersten Stromversorgungsschaltung 21 mit Strom versorgt, und der dynamische Speicher und dessen periphere Schaltung erhalten Strom aus dem Wandler 22, welcher mit der Gleichspannung V_1n gespeist wird. Sobald die Eingangs-Gleichspannung V_1n ausbleibt, übernimmt die Batterie 23 die Stromversorgung des Gleich-ZGleichspannungswandk-rs 22, welcher nur den dynamischen Speicher und dessen periphere Schaltung /u Auffrischungszwecken mit Strom versorgt.

Nachstehend wird die in Flg. 3 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Auffrisch-Steuerschaltung in Verbindung mit dem zugehörigen Impulsdiagramm von Fig. 4 beschrieben. Ein Zentralprozessor 31 erzeugt verschiedene Steuersignale für das nicht dargestellte zugehörige elektronische Gerät. Solange der Zentralprozessor 31 aus der ersten Stromversorgungsschaltung 21 von Fig. 2 mit Strom versorgt wird, erzeugt er ein Auffrisch-Taktslgnal RFSH zum Auffrischen des dynamischen Speichers und ein Strobe-Signal MREQ, siehe F i g. 4. Die Erzeugung des Auffrisch-Taktsignals RFSG erfolgt während einer Austastperiode Ta innerhaib eines Befehlsabrufzyklus' M₁ (T₁ bis T₄), siehe Flg. 5.

Das vom Zentralprozessor 31 erzeugte Auffrisch-Taktsignal RFSH und das Strobe-Signal MREQ gehen an ein UND-Glied d, dessen Ausgang mit dem Eingang eines NOR-Gliedes NORi verbunden Ist. welches seinerseits dem dynamischen Speicher ein Auffrlschslgnal RAS liefert. Das Auffrisch-Taktsignal RFSH geht außerdem zu einem weiteren NOR-Glied NOR₁, welches ein Auffrisch-Adreßsteuerslgnal AREF an einen Auffrlsch-Zähler 32 abgibt, welcher die Vorderflanken des Adreß-Steuersignals AREF aufwärts zählt und über f;lne Ausgangsanschlüsse ARo bis AR_b Adreßslgnale an den dynamischen Speicher abgibt. Mit anderen Worten: in Abhängigkeit von den vom Zentralprozessor 31 erhaltenen Steuersignalen adressiert der Auffrisch-Zähler 32 fortlaufend die Speicherabschnitte des dynamischen Speichers, und die so ausgewählten Speicherabschnitte werden durch das vom NOR-Glied NOR₇ erzeugte Auffrischsignal RAS aufgefrischt.

Für Adffrischungszwecke sind außer dem Zentralprozessor 31 ein Oszillator 33 und ein Takt-Zfhler 34 vorhanden, von denen letzterer aus einer Halteschaltung 34/f und einem Zähler 34S zusammengesetzt 1st. Aus einem Taktsignal CP_n des Oszillators 33 erzeugt der Takt-Zähler 34 Synchronisiersignale CP,, CP₁ und CPu von denen die Signale CPi und CP> In einen Dekodierer 35 gehen, dessen Ausgangssignal dem Glied NOR₁ zur Abgabe des Auffrtsch-Adreßsteuerslgnals AREf zugeführt wird. Das Synchronisiersignal CP, geht In eine Differenzlerschaltung 36 zwecks Gewinnung eines Differenzler-Synchronislerslg:,3ls CP,', welches zusammen mit dem Ausgang des Dekodierers 35 zu einem UND-Glied (Vj gehl, dessen Ausgang das Glied NOR2 zur Abgabe des Auffrischsignals RAS veranlaßt.

In Übereinstimmung mit den .Synchronisiersignalen CP₁. CP₁ und CP, des Zahlers 34 geht das Auffrlsch-Adreßsteuerslgnal AREF mit Hilfe des Dekodierers 35 und des Gliedes NOR, in den Aulfrisch-Zähler 32. während das Auffrischsignal RAS über die Glieder G₂ und .VO/?; zu Auffrischzwecken In den gewählten Speicherabschnitt gelangt. Dieses von dem Zentralprozessor 31 unabhängige Auffrlsch-Steuersystem wird aus dem Glelch-/Glelchspannungswandler 22 der Stromversorgungsschaltung von Fig. 2 mit Strom versorgt. _|()

Die In Fl g. 3 dargestellte erfindungsgemäße Auffrisch-Steueranordnung erhält beispielsweise von einer der In Fi g. 1 dargestellten Überwachungsschaltung 4 ahnlichen Prüfgruppe ein Prüfsignal RES. welches gemäß Flg. 4 U) bei ausgeschalteter Versorgungsgleichspannung l'_n ,·, (Fig. 2) In einem Zeltraum C einen tiefliegenden logischen Zustand, und bei eingeschalteter Versorgungsgleichspannung C_n, (Flg. 2) während eines Zeltraumes D einen hochliegenden logischen Zustand annimmt. Geht das Prüfsignal RES »Hoch«, dann steuert es den Zentral- in prozessor 31 und die Halteschaltung 34Λ so an, daß der Zentralprozessor 31 die Auffrisch-Operation durchführt. Bei tiefliegendem Zustand des Prüfsignals RES werden der Oszillator 33 und der Takt-Zähler 34 aus der Batterie 23 von Fig. 2 versorgt und führen die Auffrischung des _:-, dynamischen Speichers durch.

Im Augenblick der Umschaltung des Prüfsignals RES \on »Niedrig« auf »Hoch« fixiert die Halteschaltung 34-1 die im Zähler 34D gespeicherten Inhalte; rückgesetzt wird der Zähler 34fl dann durch die anschließend vom ₎₀ Zentralprozessor 31 erzeugten Signale RFSH und MREQ.

Nachstehend wird die Auffrlsch-Steueranordnung von Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben.

Betriebszustand: die Hauptstromversorgung 1st abgeschaltet - .»Hllfsbeirleb«. jj

Während des Zeitraumes C in Fig. 4 (1) 1st die Versorgungsgleichspannung V/_S abgeschaltet, und das Prüfsignal RES ist »Niedrig«. Der Zentraiprozessor 3i ist rückgesetzt, während der Oszillator 33 und der Takt-Zähler 34 aktiviert sind. Der Takt-Zähler 34 erzeugt In Abhängigkeit von dem Oszillator-Taktsignal CP₀ die Synchronisiersignale CP₁, CP₂ und CP,. von denen CP₂ und CPi die Einspeisung der Auffrisch-Adreßsteuersignale AREF In den Auffrisch-Zähler 32 bewirken. Letzterer wählt jetzt beispielsweise über seine Ausgangsan-Schlüsse AR,) bis AR_b die Adresse (An- 1) des dynamischen Speichers an, siehe Fig. 4 (Ii). Das differenzierte Synchronisiersignal C/Ί' geht zum Eingang von UND-Glied G₂. Die Differenzlerschaltung 36 bewirkt eine Impulsbrelienreduzlerung bei dem Auffrischsignal RAS. wenn die Schaltung aus der Batterie 23 von Flg. 2 versorgt wird, um den Stromverbrauch niedrig zu halten. Über das UND-Glied G₂ geht das differenzierte Synchronisiersignal CP/ zusammen mit dem Ausgang des Dekodierers 35 zwecks Auffrischung der Adresse (An- 1) in den dynamischen Speicher, welcher auf diese Welse fortlaufend unter Benutzung der vom Takt-Zähler 34 erzeugten Synchronisiersignale aufgefrischt wird.

Betriebsart: die Haupt-Stromversorgung wird nach Ausschaltung jetzt eingeschaltet.

Sobald bei Einschaltung der Versorgungsgleichspannung K_/v das Prüfsignal RES in seinen hochliegenden Zustand übergeht, wird der Zentralprozessor 31 aktiviert und die Zähloperation des Takt-Zählers 34 beendet. Die im Zähler 34fl gespeicherten Inhalte bleiben erhalten. Die Synchronisiersignale CPi. CP₂ und CPy bleiben solange unverändert, bis der Takt-Zähler 34 rückgesetzt wird. Danach erzeugt der Zentralprozessor 31 das Auffrisch-Taktsignal RFSH und das Strobe-Signal MREQ. Trotz Zugangs des Signais RFSH zum Nor-Glled NOR, gibt letzteres das Auffrlsch-Adreßsteuerslgnal AREF In Abhängigkeil von den im Zähler 34ß fixierten Inhalten ab, folglich werden die Im Auffrischzähler 32 gespeicherten Inhalte nicht verändert. In Flg. 4 Ist beispielsweise Adresse A_n gewählt.

Das Auffrlsch-Taktslgnal RFSH und das Strobe-Signal MREQ werden durch das UND-Glied G₁ In Verbindung mit NOR-Glied NOR₂ in das Auffrischsignal RAS umgesetzt. Der Ausgang von Glied Gi geht außerdem zum Takt-Zähler 34, um Zähler 34Ö rückzusetzen. In diesem Falle wird die Adresse A₁, wiederum aufgefrischt, wenn das Steuersignal RES vom logischen Zustand »Niedrig« In »Hoch« übergeht, so daß eine stabile Auffrisch-Operation gewährleistet Ist. Jetzt übernimmt wieder der Zentralprozessor 31 die Auffrlsch-Üperatlon.

Betriebsart: die Haupt-Stromversorgung wird nach Einschaltung ausgeschaltet.

Bei Abschaltung der Versorgungsgleichspannung I_n geht das Prüfsignal RES In den logischen Zustand »Niedrig« über. Die Versorgungsgleichspannung J'_/v wird beispielsweise zu Wartungszwecken auf einen vorgegebenen Pegel abgesenkt, und dies wird von der zuvor erwähnten Prüfgruppe bzw. dem Zentralprozessor 31 festgestellt, und aufgrund dieser Pegeländerung des Prüfsignals RES wird der Zentralprozessor 31 zurückgesetzt, er beendet seinen Betrieb. Bei diesem Betriebszustand erfolgt die Auffrlscnung des dynamischen Speichers durch den Oszillator 33 und den Takt-Zähler 34, wie beschrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Gerät (1) mit

- einem dynamischen Speicher (7),

- einer zentralen Prozessoreinheit (Zentralprozessor) (31) mit einer Einheit zur Erzeugung eines ersten Auffrlsch-Steuersignals,

- einer Prüfgruppe (4) zur Abfrage der Stromversorgungsbedingung des elektronischen Geräts, die

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Dynamische Speicher mit wahlfreiem Zugriff sind solchen vom statischen Typ, insbesondere aber auch in C-MOS-Technologie überlegen, da sich mit solchen dynamischen Speichern bei vergleichsweise niedrigen Kosten eine größere Speicherkapazität verwirklichen läßt. Für dynamische Speicher ist jedoch ein Auffrischsystem erforderlich, um die gespeicherten Daten aiifrechterhal-