DE4420123A1 - Speicherbankumschalteinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Speicherbankumschaltein­ richtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Speicherbankumschalteinrichtung aus dem Fachbuch Herwig Feichtinger "Arbeitsbuch Mikrocomputer", Franzis-Verlag, 2. Auflage, 1987, Seite 244 und 245 bekannt. Darin wird be­ schrieben, daß bei einem Mikroprozessor, der 16 Adresslei­ tungen besitzt, nur 64 kByte Speicher angesprochen werden können. Für den Fall, daß der Rechner mehr Speicher an­ sprechen soll, wird vorgeschlagen, eine zweite Speicherbank mit beispielsweise nochmals 32 kBbyte zu implementieren und die Auswahl der Speicherbänke mit Hilfe einer I/O-Port-Lei­ tung zu treffen.

Die Unterscheidung von Speicherbänken mit Hilfe der Port-Umschaltung besitzt jedoch den Nachteil, daß die I/O-Port-Umschaltung entweder nur sehr langsam vonstatten geht oder aber nicht mit einer genau vorhersehbaren Zeit ab­ geschlossen ist, so daß eine längere Wartezeit für den Mikroprozessor entsteht, bis sichergestellt ist, daß die Port-Umschaltung auch erfolgt ist. In diesem Fall kann der Mikroprozessor also nicht sofort nach Umschaltung des Ports auf die neue Speicherbank zugreifen und muß daher einige Wartezyklen einlegen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Speicherbankumschalteinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen­ über den Vorteil, daß eine funktionssichere, vom Mikro­ rechner-Timing gesteuerte Speicherbankumschaltung möglich wird. Nach der Umschaltung sind keine zusätzlichen Warte-Zyklen erforderlich. Als weiterer Vorteil ist anzu­ sehen, daß die erfindungsgemäße Speicher­ bank-Umschalteinrichtung eine Vielzahl von Speicherbänken in den vom Mikrorechner ansprechbaren Adreßbereich einblenden kann, ohne daß ein allzu großer Schaltungsaufwand entsteht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Speicherbankumschalteinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Speicherbankum­ schalteinrichtung eine Schaltlogik aufweist, die mindestens eine Adreßleitung des Adreßbus überwacht. Sie gibt ein Signal ab, wenn ein bestimmter Buspegel an der mindestens einen Adreßleitung anliegt. Das Signal dient zur Betätigung einer Umschalteinrichtung, die daraufhin zur Auswahl einer anderen Speicherbank bestimmte Adreßleitungen des Speichers mit jeweils einem vordefinierten Bitpegel belegen. Dadurch ist eine einfache Erkennung des Zugriffs des Mikrorechners auf den Bank-Adreßbereich des Speichers möglich.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß der Schaltlogik ein Zwischen­ speicher vorgeschaltet ist, indem der Zustand der mindestens einen überwachten Adreßleitung synchronisiert mit dem Auf­ treten eines Adressengültigkeitssignals eingespeichert wird. Dadurch wird auf einfache Art eine Synchronisierung des Um­ schaltvorgangs der Umschalteinrichtung mit dem Auftreten des Adressengültigkeitssignals erreicht.

Ebenfalls vorteilhaft ist, daß die vordefinierten Bitpegel in einem mit der Umschalteinrichtung in Verbindung stehenden Register eingespeichert sind, wobei die Einspeicherung in das Register vor dem eigentlichen Zugriff auf den Bank­ adreßbereich in einem separaten Schreibvorgang erfolgt. Dieser Schreibvorgang in das Register läuft wie bei einem normalen Speicherzugriff ab, es existiert somit ein festes Timing für diesen Speichervorgang. Der Mikrorechner kann nach dem Schreibvorgang ohne die Einlegung von Wartezyklen direkt auf den Bank-Adreßbereich zugreifen.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, daß zwischen dem Register und der Umschalteinrichtung ein Zwischenspeicher vorgesehen ist, der mit Auftreten des Adressengültigkeitssignals bei dem Zugriff auf den Bank-Adreßbereich des Speichers die Speicherzustände des Registers übernimmt und der Umschalt­ einrichtung zur Verfügung stellt. Hierdurch ist auf einfache Art gewährleistet, daß die neue Speicherbank synchronisiert mit dem Auftreten des Adressengültigkeitssignals über die Umschalteinrichtung angewählt wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 den Adreßraum eines Mikro­ rechners, der 16 Adreßleitungen aufweist und die Aufteilung dieses Adreßraums in einen direkten Zugriffsbereich und ei­ nen Bank-Zugriffsbereich und Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Speicherbankumschalteinrichtung und deren Anschluß an einen Mikrorechner und einen zugehörigen Speicher.

Beschreibung der Erfindung

Sehr häufig besitzen Mikrorechner 16 Adreßleitungen. Sie können damit 65 536 verschiedene Speicherplätze ansprechen. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß ein Mikrorechner mit 16 Adreßleitungen vorhanden ist, der Speicherworte mit einer Wortbreite von 8 Bit (1 Byte) verarbeiten kann. Für solch einen Mikrorechner ist in Fig. 1 der Adreßraum dar­ gestellt. Die niederwertigste Adresse beträgt in hexadezi­ maler Schreibweise 0000H und die höchstwertige Adresse be­ trägt in hexadezimaler Schreibweise FFFFH. Mit Hilfe dieses Adreßraums kann der Mikrorechner also einen 64 kByte großen Speicher adressieren. Für das hier betrachtete Ausführungs­ beispiel ist der Adreßraum in einen direkten Adreßbereich 1 und einen Bankadreßbereich 2 eingeteilt. In hexadezimaler Schreibweise reicht der direkte Adreßbereich von 0000H bis BFFFH. Der Bank-Adreßbereich 2 wird durch die Adressen C000H bis FFFFH angesprochen. Der direkte Adreßbereich weist damit eine Größe von 48 kByte Speicherplatz auf, während der Bank-Adreßbereich eine Größe von 16 kByte Speicherplatz aufweist.

Der erwähnte Mikrorechner arbeitet im Ausführungsbeispiel mit einem Speicher zusammen, der über 256 kBbyte Speicher­ platz verfügt. Somit weist der Speicher 18 Speicheradreßan­ schlüsse auf. Damit der Mikrorechner mit einem so großen Speicher zusammenarbeiten kann, ist eine Speicherbankum­ schalteinrichtung erforderlich. Durch die Speicherbankum­ schalteinrichtung können verschiedene 16 kBbyte große Spei­ cherbänke in den Adreßbereich C000H bis FFFFH eingeblendet werden. Bei einem 256 kByte großen Speicher können dann so­ mit 13 unterschiedliche 16 Kilobyte große Speicherbänke in diesen Adreßbereich eingeblendet werden.

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 10 den Mikrorechner. Die Bezugszahl 11 bezeichnet den Speicher und die Bezugszahl 14 die Speicherbankumschalteinrichtung. Im Ausführungsbei­ spiel ist daran gedacht, daß der Speicher 11 als einzelnes EPROM ausgeführt ist. Selbstverständlich könnte jedoch der Speicher auch teilweise als ROM, RAM, und EPROM ausgebildet sein. Der Mikrorechner ist ein handelsüblicher Mikrorechner, der z. B. für den Einsatz in Kraftfahrzeugsteuergeräten aus­ gelegt ist. Als Beispiel solcher Mikrorechner werden die Typen 8096 und 80C196 der Firma Intel genannt. Als Besonder­ heit weist der Mikrorechner 10 einen gemultiplexten Daten/Adress-Bus auf. Es werden also Daten und Adressen über denselben Bus zu dem Speicher übertragen. Dazu weist der Mikrorechner eine besondere Steuerleitung ALE auf. Wenn über diese Leitung ein High-Impuls übertragen wird, bedeutet dies, daß die an dem Daten/Adreß-Bus anliegenden Signale gültige Adressen darstellen. Die Steuerleitung ALE wird nachfolgend als Adressengültigkeitssteuerleitung bezeichnet.

Mit der Bezugszahl 12 ist ein Teil des Daten/Adreß-Bus be­ zeichnet. Und zwar handelt es sich um die Daten/Adreß-Leitungen AD0 . . . AD7 und A8 . . . A13. Der Teil 12 des Daten/Adreß-Bus ist mit den Speicheradreßeingängen E0 . . . E13 des Speichers 11 verbunden. Die Daten/Adreß-Leitungen AD0 . . . AD7 sind zusätzlich mit den Dateneingängen D0 . . . D7 des Speichers 11 verbunden. Der Teil 12 des Daten/Adreß-Bus ist aber auch an die Speicher­ bankumschalteinrichtung 14 angeschlossen. Und zwar führt der Teil 12 des Daten/Adreß-Bus zu einem Register 17. Zu dem Register 17 führen zusätzlich die Adreßleitungen A14 und A15 des Mikrorechners 10 sowie die Adressengültigkeits­ steuerleitung ALE und die Schreibzugriffs-Steuerleitung WR des Mikrorechners 10. Die beiden Steuerleitungen ALE und WR sind Teil des Steuerbus 13, der von dem Mikrorechner 10 zum Speicher 11 geschaltet ist.

Von dem Register 17 führen vier Verbindungsleitungen zu einem Zwischenspeicher 18. An den Zwischenspeicher 18 ist ebenfalls die Adressengültigkeitssteuerleitung ALE herange­ führt. Von dem Zwischenspeicher 18 gehen seinerseits vier Verbindungsleitungen zu einer Umschalteinrichtung 19. Die Verbindungsleitungen sind dabei an die Eingänge I5 . . . I8 der Umschalteinrichtung 19 angeschlossen. An die Eingänge I3 und I4 der Umschalteinrichtung 19 sind die Adreßleitungen A15 und A14 herangeführt. Die Eingänge I1 und I2 der Um­ schalteinrichtung 19 sind mit einem festen Low-Potential be­ aufschlagt. Die Umschalteinrichtung 19 weist vier Ausgänge O1 . . . O4 auf. Von diesen führen Verbindungsleitungen zu den Speicheradreßeingängen E17 . . . E14 des Speichers 11. Die Adreßleitungen A14 und A15 des Mikrorechners 10 sind mit einem zweiten Zwischenspeicher 15 verbunden. An den Zwischenspeicher 15 ist ebenfalls die Adressengültigkeits­ steuerleitung ALE herangeführt. Der Zwischenspeicher 15 ist über zwei Verbindungsleitungen mit einer Schaltlogik 16 ver­ bunden. Von der Schaltlogik 16 führt eine Ausgangsleitung CSBI zu der Umschalteinrichtung 19. Die Umschalteinrichtung 19 ist als Vierkanal-Multiplexer ausgebildet. Solange an dem Steuereingang S1 der Umschalteinrichtung 19 kein High-Pegel anliegt, ist der Eingang I1 der Umschalteinrichtung 19 mit dem Ausgang O1, der Eingang I2 mit dem Ausgang O2, der Ein­ gang I3 mit dem Ausgang O3 und der Eingang I4 mit dem Aus­ gang O4 der Umschalteinrichtung 19 verbunden. Sobald über die Schaltlogik 16 ein High-Signal an den Steuereingang S1 der Umschalteinrichtung 19 angelegt wird, wird der Eingang I5 mit dem Ausgang O1, der Eingang I6 mit dem Ausgang O2, der Eingang I7 mit dem Ausgang O3 und der Eingang I8 mit dem Ausgang O4 verbunden. Diese Umschaltung erfolgt immer dann, wenn der Mikrorechner 10 auf den Bank-Adreßbereich 2 zu­ greift. Nur in diesem Fall liegt dann nämlich an den Adreß­ leitungen A14 und A15 gleichzeitig High-Potential an. Der Pegel der Adreßleitungen A14 und A15 wird mit dem Auftreten eines High-Signals auf der Adressengültigkeitsleitung ALE in den zweiten Zwischenspeicher 15 übernommen. Er steht dann gleichzeitig auch der Schaltlogik 16 zur Verfügung. Die Schaltlogik 16 ist im einfachsten Fall als UND-Gatter ausge­ führt. Sie liefert nur dann an ihrem Ausgang High-Pegel, wenn beide Adreßleitungen A14 und A15 High-Pegel führen. In diesem Fall wird die Umschalteinrichtung 19 betätigt und die Verbindung der Eingänge I5 . . . I8 mit den Ausgängen O1 . . . O4 hergestellt. Mit dem Auftreten des Adressengültig­ keitssignals ALE bei dem gleichen Speicherzugriff werden die Einträge in dem Register 17 in den Zwischenspeicher 18 über­ nommen und stehen damit an den Eingängen I5 . . . I8 der Um­ schalteinrichtung 19 an und werden damit zu den Spei­ cheradreßeingängen E17 . . . E14 durchgelassen. Je nach Ein­ tragung in dem vier Bit breiten Register 17 wird damit eine der 16 möglichen 16 kByte großen Speicherbänke adressiert. Der eigentliche Speicherplatz innerhalb der einzelnen Spei­ cherbänke wird dann über die an den Speicheradreßeingängen E0 . . . E13 anliegenden Pegel ausgewählt. Zur Speicherbankum­ schaltung muß also zuerst in das Register 17 über einen separaten Schreibzugriff eine der gewünschten Speicherbank entsprechende Bitkombination eingetragen werden. Erst mit dem nächsten Zugriff auf den Bank-Adreßbereich 2 erfolgt dann die eigentliche Umschaltung der Speicherbank. Das Register 17 wird über eine bestimmte Adresse des Adreßraums des Mikroprozessors angesprochen. Zweckmäßigerweise wird diese Adresse aus dem direkten Adreßbereich ausgewählt. Die zugehörige Adresse darf dann nicht anderweitig verwendet werden, d. h., das Einträge unter dieser Adresse in den Speicher 11 unterbleiben müssen. Der Speicherraum im Spei­ cher 11 wird damit um ein Byte verringert.

Die Komponenten der Speicherbankumschalteinrichtung 14 können auf einem separaten Mikrochip, z. B. auf einem kun­ denspezifischen Schaltkreis untergebracht sein.

Die erfindungsgemäße Speicherbankumschalteinrichtung 14 ist nicht auf das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel be­ schränkt. Es kann z. B. eine andere Einteilung des Adreß­ raumes des Mikrorechners 10 vorgenommen werden. Der Bank-Adreßbereich kann dabei an anderer Stelle innerhalb des Adreßraumes eingerichtet sein. Auch die Größe des Bank-Adreßbereiches kann variiert sein. Dementsprechend müssen dann auch die Komponenten der Speicherbankumschalt­ einrichtung 14 angepaßt werden.

Claims (5)

1. Speicherbankumschalteinrichtung für einen Mikrorechner, der über einen im Multiplex betreibbaren Daten/Adreß-Bus mit einem Speicher verbindbar ist, wobei der Adreßbereich des Mikrorechners in einen direkten Adreßbereich und einen Bank-Adreßbereich eingeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbank-Umschaltung synchronisiert mit dem Auf­ treten eines Adressengültigkeits-Signals (ALE) des Mikro­ rechners (10) bei einem Zugriff des Mikrorechners (10) auf den Bank-Adreßbereich (2) erfolgt.

2. Speicherbankumschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung des Zugriffs auf den Bank-Adreßbereich (2) eine Schaltlogik (16) vorgesehen ist, die mindestens eine Adreßleitung (A14, A15) des Da­ ten/Adreß-Bus überwacht und ein Signal (CSBI) abgibt, wenn ein bestimmter Buspegel an der mindestens einen Adreßlei­ tung (A14, A15) anliegt und daß das Signal (CSBI) zur Be­ tätigung einer Umschalteinrichtung (19) dient, die daraufhin zur Auswahl einer anderen Speicherbank bestimmte Spei­ cheradreßeingänge (E14 . . . E17) des Speichers (11) mit je­ weils einem vordefinierten Bitpegel belegt.

3. Speicherbankumschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vordefinierten Bitpegel einem mit der Umschalteinrichtung (19) in Verbindung stehenden Register (17) eingespeichert sind und daß die Einspeicherung in das Register (17) vor dem eigentlichen Zugriff auf den Bank-Adreßbereich (2) durch einen separaten Schreibvorgang in das Register (17) erfolgt.

4. Speicherbankumschalteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltlogik (16) ein Zwischenspeicher (15) vorgeschaltet ist, in den der Zustand der mindestens einen Adreßleitung (A14, A15) bei Auftreten des Adressengültigkeits-Signals (ALE) einspeicherbar ist.

5. Speicherbankumschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Register (17) und der Umschalteinrichtung (19) ein weiterer Zwischen­ speicher (18) vorgesehen ist, der mit Auftreten des Adreßngültigkeits-Signals (ALE) bei dem Zugriff auf den Bank-Adreßbereich (2) die Speicherzustände des Registers (17) übernimmt und der Umschalteinrichtung (19) zur Verfü­ gung stellt.