DE4421344A1 - Zusatzkarte für einen Computer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusatzkarte für einen Computer mit einem Bussystem, zu dem ein Adreßbus, ein Kontrollbus und ein Datenbus gehören, an denen anliegende Digitalsignale die Karte empfängt und hardwaremäßig dekodiert.

Die Erweiterung von Computern mit zusätzlichen Funktionen ge­ schieht herkömmlicherweise mit Steckkarten, die an einem Bus liegen. Exemplarisch seien Steckkarten für Netzwerke und se­ rielle Schnittstellen genannt. Der für Personal Computer am weitesten verbreitete Bus ist der ISA Bus.

Bei einer jeden Steckkarte müssen die von dieser verwendeten Adressen (Input/Output Adressen und/oder Memory-Adressen) und die von der Karte verwendeten Interrupt- und DMA-Leitungen per Jumper (Steckbrücken) oder Schalter eingestellt werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Konfigurieren.

Der ISA Bus bietet nach dem Stand der Technik keine Möglichkeit, die für das Konfigurieren erforderlichen Einstellungen per Software vorzunehmen. Das hardwaremäßige Konfigurieren ist für den Benutzer aber recht problematisch. Er braucht dafür eine genaue Kenntnis der schon belegten und freien Adressen, Interrupt- und DMA-Leitungen. Benutzer von PC′s sind in der Regel nicht gewohnt, sich soweit mit der Hardware auseinanderzu­ setzen. Das hardwaremäßige Konfigurieren wird daher als umständ­ lich empfunden, und es ist fehlerträchtig. Fehleinstellungen können gravierende Folgen haben; insbesondere droht im Fall fehlerhafter Doppelbelegungen die Gefahr einer Beschädigung der Karten und des PC′s.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zusatzkarte der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach, bedienungsfreundlich und gegen Fehleinstellungen sicher konfiguriert werden kann, ohne daß es benutzerseitig einer Kenntnis der Adreßbelegung bedarf. Die Konfigurierung soll komplett oder wenigstens wei­ testgehend softwaremäßig, d. h. auf einer für den Benutzer bequemen Arbeitsebene erfolgen. Hardwareeinstellungen an den Karten sollen erforderlichenfalls einfach und übersichtlich sein. Die erfindungsgemäße Konfigurierung soll mit der schon vorhandener Steckkarten kompatibel sein, so daß diese und er­ findungsgemäß neu konfigurierte Karten gleichzeitig in einem Computer arbeiten können. Hardware-Änderungen am Computer sollen nicht erforderlich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe und Erfüllung der genannten Vorgaben ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Karte eine hardwaremäßig vorgegebene, computerlesbare digitale Kennung hat, daß sie ein an dem Adreßbus und Kontrollbus anliegendes universelles Aufrufsignal hardwaremäßig identifiziert, und daß sie eine erste Bitsequenz eines dem Aufrufsignal zugeordneten, an dem Datenbus anliegenden Konfigurationssignals mit der Kennung hardwaremäßig vergleicht und bei Übereinstimmung eine zweite Bitsequenz des Konfigurationssignals als Input/Output Adresse oder Memory-Adresse für das Bussystem übernimmt.

Die digitale Kennung der Karte kann eine Nummer sein. Bei mehre­ ren Karten empfiehlt sich eine fortlaufende Numerierung. Der Übersichtlichkeit halber kann die Nummer mit der Steckplatz­ nummer (Slot-Nummer) der Karte übereinstimmen. Diese Form der Kennung ist aber nicht zwingend. Im Fall mehrerer Zusatzkarten für ein und denselben Computer muß zur Vermeidung von Doppelbe­ legungen nur gewährleistet sein, daß die Kennungen paarweise verschieden sind. Im übrigen können die Kennungen willkürlich gewählt werden.

Zur Gewährleistung paarweise verschiedener Kennungen empfiehlt sich deren hardwaremäßige Einstellbarkeit seitens des Benutzers. Die Kennungen sollten für den Benutzer sichtbar und direkt identifizierbar sein.

Die Einstellung voneinander paarweise verschiedener Kennungen der Karten ist die einzige Hardwaremaßnahme, die der Benutzer allenfalls noch vornehmen muß. Die ganze übrige Konfigurierung geschieht per Software. Die Kennungen der Karten werden vom Benutzer in die Software eingegeben. Die Software ordnet einer jeden Kennung und Karte eine oder mehrere freie Input/Output Adresse(n) oder Memory-Adresse(n) zu. Die Adreßverwaltung geschieht softwaremäßig und bedarf keiner Hardwarekenntnis des Benutzers. Die Input/Output Adresse(n) oder Memory- Adresse(n) ist/sind der Kennung der Karte folgender Teil des Konfigurationssignals, das dem universellen Aufrufsignal zuge­ ordnet an dem Bussystem anliegt. Nach Übernahme der Input/Output Adresse(n) oder Memory-Adresse(n) fragt die Karte im folgenden den Bus auch mit dieser/diesen ab. Ist erst einmal die Kommuni­ kation über die Input/Output Adresse(n) oder Memory-Adresse(n) hergestellt, bietet die weitere softwaremäßige Konfigurierung einem Fachmann keine Schwierigkeiten. Insbesondere können der Karte im folgenden weitere Input/Output Adressen, Memory-Adres­ sen, Interrupt- und DMA-Leitungen zugeordnet werden.

Insbesondere im Fall des ISA Bus können das Aufrufsignal an dem Adreßbus und Kontrollbus und das Konfigurationssignal an dem Datenbus gleichzeitig anliegen. Es gibt aber auch Multi­ plex-Bussysteme, bei denen für den Adreßbus und Datenbus die­ selben Busleitungen benutzt werden. Ein Signal des Kontrollbus kann anzeigen, ob es sich bei den übertragenen Signalen um Daten oder Adressen handelt. Bei Multiplex-Bussystemen werden das Aufrufsignal und Konfigurationssignal zeitlich nacheinander übertragen. Die Signale sind einander durch den Multiplexbetrieb zugeordnet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform empfängt die erfindungs­ gemäß konfigurierte Karte weiter das universelle Aufrufsignal und ihre Kennung. Diese Signalkombination kann weiter dazu verwendet werden, mit der Karte zu kommunizieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegen mit der ersten Bitsequenz des Konfigurationssignals, die mit der Kennung ver­ glichen wird, zwei Befehlsbits an, die von der Zusatzkarte hardwaremäßig verarbeitet werden. Dabei sind folgende Belegungen möglich:

Befehlsbits "00" heißt "Konfigurieren und Zugriff freigegeben". Die zweite Bitsequenz des Konfigurationssignals wird als neue Input/Output Adresse oder Memory-Adresse übernommen.

Befehlsbits "01" heißt "Konfigurieren und Formatinformation lesen".

Die zweite Bitsequenz des Konfigurationssignals wird als neue Input/Output Adresse oder Memory-Adresse übernommen. Sodann wird eine Formatinformation der Karte gelesen und über die neue Adresse dem PC überstellt.

Befehlsbits "10" heißt "Reset".

Eine frühere Konfiguration wird für ungültig erklärt. Es folgt keine zweite Bitsequenz des Konfigurationssignals.

Befehlsbits "11" heißt "erweiterte Befehle".

Die zweite Bitsequenz des Konfigurationssignals liefert keine Input/Output Adresse oder Memory-Adresse, sondern einen Befehls­ code für erweiterte Anwendungen.

Die Befehlsbits werden von der Zusatzkarte immer dann hardware­ mäßig verarbeitet, wenn sie über das universelle Aufrufsignal und ihre Kennung angesprochen wird.

Insbesondere im Fall eines Personal Computer mit ISA Bus liegt das universelle Aufrufsignal vorzugsweise an dem Adreßbus und dem Kontrollbus des Bussystems übereinstimmend gleichzeitig an. Es kann sich um eine Input/Output Adresse handeln, und zwar vorzugsweise eine normalerweise nicht benutzte Schreibad­ resse. Dadurch ist die Datenflußrichtung vom PC an die Karte vorgegeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Auf­ rufsignal eine dem Druckerport nach IBM Standard folgende, normalerweise nicht benutzte Schreibadresse. Geeignet sind die Hexadezimalzahlen 37b und 27b.

Bei dem universellen Aufrufsignal kann es sich auch um eine freie Memory-Adresse handeln.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Konfigurie­ ren einer Zusatzkarte für einen Computer mit einem Bussystem, zu dem ein Adreßbus, ein Kontrollbus und ein Datenbus gehören, an denen anliegende Digitalsignale die Karte empfängt und hard­ waremäßig dekodiert. Erfindungsgemäß stellt man an der Karte eine computerlesbare digitale Kennung hardwaremäßig ein. Man legt an dem Adreßbus und dem Kontrollbus ein von der Karte hardwaremäßig identifizierbares universelles Aufrufsignal und an dem Datenbus ein dem Aufrufsignal zugeordnetes Konfigura­ tionssignal an, von dem die Karte eine erste Bitsequenz mit der Kennung hardwaremäßig vergleicht und bei Übereinstimmung eine zweite Bitsequenz als Input/Output Adresse oder Memory- Adresse für das Bussystem übernimmt.

Beispiel 1

Ein PC hat ISA Anschlüsse - sog. Slots - für mehrere Steck­ karten, mit denen bestimmte Zusatzfunktionen realisiert werden. Die Steckkarten liegen auf einem ISA Bus, zu dem u. a. ein Adreßbus, ein Datenbus und ein Kontrollbus gehört.

Teil der Busstruktur ist, daß die Karten gleichzeitig auf dem Adreßbus, Datenbus und Kontrollbus liegende hochfrequente Digitalsignale empfangen, gegebenenfalls in Register übernehmen und hardwaremäßig dekodieren. Die auf dem Adreßbus empfangenen Signale werden hardwaremäßig mit der Bitsequenz einer Input/ Output Adresse verglichen, die der Karte zugeordnet ist. Bei Auffinden dieser Adresse kommuniziert die Karte über den Daten­ bus mit dem PC, indem sie beispielsweise gleichzeitig mit der Adresse gelieferte Daten übernimmt und weiterverarbeitet.

Teil der Busstruktur ist auch, daß alle Karten hardwaremäßig ein universelles Aufrufsignal identifizieren, das an dem Adreß- und Kontrollbus anliegt. Das Aufrufsignal besteht aus einer normalerweise nicht benötigten Schreibadresse, insbesondere einer dem Druckerport nach IBM-Standard folgenden normalerweise nicht benötigten Schreibadresse. Ein mögliches Aufrufsignal ist die Hexadezimalzahl 37b. Das Aufrufsignal wird von den Karten daran erkannt, daß es gleichzeitig an dem Adreßbus und Kontrollbus anliegt.

Nach dem Einschalten des PC bzw. nach einem Reset sind alle Karten "ausgeblendet", d. h. sie können zunächst nur über das universelle Aufrufsignal von dem PC angesprochen werden. Die Karten müssen über dieses Aufrufsignal aktiviert werden. Das geschieht, indem zugleich das universelle Aufrufsignal auf den Adreßbus und Kontrollbus und ein Konfigurationssignal auf den Datenbus gelegt wird. Das Konfigurationssignal besteht aus einer Kennung der zu aktivierenden Karte gefolgt von einer dieser zuzuweisenden Input/Output Adresse und gegebenenfalls weiteren Informationen.

Bei einer praktischen Ausführungsvariante besteht das Konfigura­ tionssignal aus zwei Byte. Die unteren vier Bit des ersten Byte sind die Kennung der zu aktivierenden Karte. Die folgenden zwei Bit des ersten Byte sind Befehlsbits. Die oberen beiden Bit des ersten Byte und die acht Bit des zweiten Byte sind die insgesamt zehn Bit der Input/Output Adresse, die der zu aktivierenden Karte zugeordnet wird.

Die Kennung der Karte ist eine Digitalzahl zwischen 0 und 15, die vorzugsweise mit der Steckplatznummer (Slot-Nummer) der Karte übereinstimmt. Die Nummern können vom Anwender frei ver­ geben werden, wobei sichergestellt sein muß, daß jede Nummer nur einmal vorkommt.

Die als Kennung dienende Nummer wird an einer jeden Karte hard­ waremäßig eingestellt. Das kann per Jumper (Steckbrücken) oder Schalter, vorzugsweise Codier-Schalter, geschehen. Der Anwender kann die eingestellte Nummer sehen und direkt, d. h. ohne Hilfs­ mittel identifizieren.

Bei Anliegen des universellen Aufrufsignals und Konfigurations­ signals führt die Karte einen Hardwarevergleich der ersten vier Bit des Konfigurationssignals mit der eingestellten Kennung durch. Bei Übereinstimmung und Befehlsbitbelegung "00" oder "01" wird die folgende Bitsequenz des Konfigurationssignals als Input/Output Adresse für die Karte gespeichert. Im folgenden kommuniziert die Karte unter dieser Input/Output Adresse mit dem PC. Die weitere Konfigurierung der Karte erfolgt software­ mäßig über diese Adresse.

Bei Befehlsbitbelegung "01" liefert ein erster Lesezugriff auf die neue Input/Output Adresse einen auf der Karte hardware­ mäßig gespeicherten Formatdatensatz insbesondere in Form eines sog. Formatbytes, das Aufschluß über Konfigurationsmöglich­ keiten, Leistungsmerkmale der Karte u. a. gibt. Wird die Karte über eine gültige Input/Output Adresse mit einem Lesezugriff angesprochen, so wird das Formatbyte über den Datenbus dem PC überstellt. Als Formatinformation kommt in Betracht:

• a) Die Karte wird als Input/Output Karte über nur eine Input/ Output Adresse angesprochen.
• b) Die Karte belegt mehrere, z. B. acht aufeinanderfolgende Input/Output Adressen.
• c) Die Karte beherrscht bzw. beherrscht nicht "erweiterte Be­ fehle" (Befehlsbitbelegung "11").
• d) Die Karte liefert mehr als ein Byte Formatinformation. Die Länge der Formatinformation folgt im zweiten und gegebenen­ falls im dritten Byte der Formatinformation.

Mit dieser Formatinformation können der Karte über die gültige Input/Output Adresse weitere freie Input/Output Adressen, Memory-Adressen, Interrupt- und DMA-Leitungen zugeordnet werden. Falls die Karte mehrere Input/Output Adressen eines Adreßblocks belegt, wird vorzugsweise zunächst die niedrigste Adresse des Blocks in der beschriebenen Weise konfiguriert.

Parallel zu ihrer bzw. ihren individuellen Input/Output Ad­ resse(n) ist die Karte über das universelle Aufrufsignal und ihre Kennung erreichbar. Das dient u. a. dazu, die Karte inaktiv zu machen und gegebenenfalls mit neuem Aufruf neu zu konfigu­ rieren. Wird die Karte mit dem universellen Aufrufsignal, ihrer Kennung und der Befehlsbitsequenz "10" angesprochen, so wird eine frühere Konfiguration für ungültig erklärt und hardware­ mäßig aufgehoben. Es folgt keine zweite Bitsequenz des Konfigu­ rationssignals.

Beispiel 2

Wie Beispiel 1 mit der Maßgabe, daß die Kennung 15 alle Karten anspricht.

Beispiel 3

Wie Beispiel 1 mit der Maßgabe, daß für die Kennung von maximal acht Karten 3 Bit vorgesehen sind.

Beispiel 4

Die vorstehenden Beispiele beziehen sich auf Zusatzkarten, die unter einer oder mehreren Input/Output Adressen angesprochen werden. Ganz ähnlich kann eine Zusatzkarte konfiguriert werden, die nur Memory-Adressen belegt: Die Karte wird zunächst wie in Beispiel 1 mit einer Input/Output Adresse konfiguriert. Über diese Input/Output Adresse wird per Software festgelegt, welche Memory-Adressen die Karten belegt. Sodann kann die Input/Output Adresse wieder freigegeben werden.

Prinzipschaltbild

An dem Adreßbus eines ISA Bus mit den Adreßkanälen A0 bis A9 liegt ein Komparator 1 der Zusatzkarte. Komparator 1 hat zehn Bit für Schreibzugriffe auf die Input/Output Adresse 37b (Hexadezimal).

Im Fall eines gültigen Schreibzugriffs auf die Input/Output Adresse 37b wird Zähler 1 mit einem Bit gesetzt und das an den Datenkanälen D0 bis D7 des Datenbus anstehende Signal in Speicher 1 mit acht Bit übernommen. Die unteren vier Bit des Speichers werden hardwaremäßig als Aufruf einer Kennung, weitere zwei Bit als Befehl und die oberen zwei Bit als Teil einer neuen Input/Output Adresse verarbeitet.

Ein Komparator 2 erhält eine hardwaremäßig vorgegebene 4 Bit- Kennung der Karte und vergleicht sie mit dem Kennungsaufruf in Speicher 1. Bei Übereinstimmung prüft Logik 1, ob Zähler 1 gesetzt ist und das Befehlssignal "00" oder "01" ("Konfi­ gurieren") anliegt. Falls das der Fall ist, wird dies als ein gültiger zweiter Zugriff gewertet und ein auf dem Datenbus anstehendes Byte in Speicher 2 übernommen. In Speicher 3 wird vermerkt, daß eine neue Input/Output Adresse gültig ist. Diese besteht aus den oberen zwei Bit in Speicher 1 und den acht Bit in Speicher 2.

Die Adresse wird auf Komparator 3 gegeben, der den Adreßbus damit abhört und bei gültigem Zugriff Logik 2 aktiviert, die zur Dekodierung über die neue Adresse dient. Logik 2 veranlaßt das Lesen einer Formatinformation, das Lesen und Schreiben entsprechend der normalen Kartenfunktion und die Verarbeitung erweiterter Befehle (Befehlsbitbelegung "11").

Wenn die Input/Output Adresse die niedrigste Adresse eines Blocks von mehreren, von der Karte belegten, aufeinander­ folgenden Adressen darstellt, werden von Komparator 3 auch nur die jeweils obersten Bit der 10 Bit Input/Output Adresse ausgewertet, bei einem Block von 8 Input/Output Adressen z. B. nur die Adressen A3 bis A9.

Das Prinzipschaltbild ist stark vereinfacht. Der Kontrollbus, zeitliche Abläufe, aktive Flanken, Impulse usw. sind nicht dargestellt. Zur Vereinfachung fehlt auch die Darstellung der Anfangsbedingungen (Reset) bei den Zählern, das durch die Be­ fehlsbitbelegung "10" ausgelöste Aufheben einer bestehenden Konfiguration und das Konfigurieren von Karten für Memory-Be­ reiche.

Claims (15)

1. Zusatzkarte für einen Computer mit einem Bussystem, zu dem ein Adreßbus, ein Kontrollbus und ein Datenbus ge­ hören, an denen anliegende Digitalsignale die Karte emp­ fängt und hardwaremäßig dekodiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Karte eine hardwaremäßig vorgegebene, computerles­ bare digitale Kennung hat, daß sie ein an dem Adreßbus und Kontrollbus anliegendes universelles Aufrufsignal hardwaremäßig identifiziert, und daß sie eine erste Bit­ sequenz eines dem Aufrufsignal zugeordneten, an dem Daten­ bus anliegenden Konfigurationssignals mit der Kennung hardwaremäßig vergleicht und bei Übereinstimmung eine zweite Bitsequenz des Konfigurationssignals als Input/Out­ put Adresse oder Memory-Adresse für das Bussystem übernimmt.

2. Zusatzkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aufrufsignal und Konfigurationssignal gleichzeitig an liegen.

3. Zusatzkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aufrufsignal und Konfigurationssignal im Multiplexbetrieb anliegen.

4. Zusatzkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei mit der ersten Bitsequenz des Konfigurationssignals anliegende Befehlsbits hardware­ mäßig verarbeitet.

5. Zusatzkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennung seitens des Benutzers hardwaremäßig einstellbar ist.

6. Zusatzkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennung für den Benutzer sichtbar und direkt identifizierbar ist.

7. Zusatzkarten für ein und denselben Computer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Kennungen paarweise verschieden sind.

8. Computer mit einem Bussystem, insbesondere Personal Com­ puter mit ISA Bus, und einer oder mehreren Zusatzkarte(n) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Computer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufrufsignal an dem Adreßbus und Kontrollbus des Bussystems gleichzeitig übereinstimmend anliegt.

10. Computer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufrufsignal eine Input/Output Adresse ist.

11. Computer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufrufsignal eine vorzugsweise dem Druckerport nach IBM-Standard folgende, normalerweise nicht benutzte Schreibadresse ist.

12. Computer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufrufsignal die Hexadezimalzahl (37b) ist.

13. Computer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufrufsignal die Hexadezimalzahl (27b) ist.

14. Computer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufrufsignal eine Memory-Adresse ist.

15. Verfahren zum Konfigurieren einer Zusatzkarte für einen
Computer mit einem Bussystem, zu dem ein Adreßbus, ein Kontrollbus und ein Datenbus gehören, an denen anliegende Digitalsignale die Karte empfängt und hardwaremäßig de­ kodiert, dadurch gekennzeichnet, daß man an der Karte eine computerlesbare digitale Kennung hardwaremäßig ein­ stellt, daß man an dem Adreßbus und dem Kontrollbus ein von der Karte hardwaremäßig identifizierbares universelles Aufrufsignal anlegt, und daß man an dem Datenbus ein dem Aufrufsignal zugeordnetes Konfigurationssignal anlegt, von dem die Karte eine erste Bitsequenz mit der Kennung hardwaremäßig vergleicht und bei Übereinstimmung eine zweite Bitsequenz als Input/Output Adresse oder Memory- Adresse für das Bussystem übernimmt.