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Die Erfindung betrifft einen kompakten tragbaren Computer mit einer Tastatur, insbesondere
einen batteriebetriebenen Computer, der eine Flüssigkristallanzeige verwendet.
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Personalcomputer sind in den vergangenen Jahren schneller und kleiner geworden.
Tischcomputer verwenden üblicherweise den Netzstrom und verwenden im Handel erhältliche
Software, die zur Ausführung durch ein Betriebssystem geschrieben ist, z. B. MS-DOS® (MS-
DOS® ist eine eingetragene Marke der Microsoft Corporation) oder Unix® (Unix® ist eine
eingetragene Marke der American Telephon & Telegraph Corporation). Zusätzlich zu der
Recheneinheit umfassen solche Computer einen Monitor zum Anzeigen von Information für
den Benutzer und eine Tastatur zum Empfangen von Information von dem Benutzer. Sie
können Plattenantriebe, einen Drucker, ein Kommunikationsmodem und sogar noch mehr
Peripheriegeräte umfassen. Da der Computer mit der im Handel erhältlichen Software kompatibel
sein muß, konvertiert ein Grund-Eingabe/Ausgabe-System (BIOS), das jedem Computer
eigen ist, von dem Betriebssystem oder dem Anwendungsprogramm erzeugte Befehle in
spezielle Maschinenbefehle, die von der Hardware der Maschine umgesetzt werden. Diese
Computer weisen einen internen Takt auf, der kontinuierlich arbeitet, wenn das Gerät eingeschaltet
wird, und den zentralen Prozessor steuert, um auf den Speicher zuzugreifen, Register zu
laden, auf die Platte zu schreiben und von dieser zu lesen, die Verwendung der Tastatur zu
erfassen und eine Anzeige zu steuern, wobei alle Operationen mit den Zyklen des internen
Taktes synchronisiert werden. Wenn der Computer auf einen externen Port zugreift, kann
zusätzlich die externe Datenübertragung durch einen asynchronen Takt über einen UART
(universeller asynchroner Empfänger/Sender) gesteuert werden. Die von diesen
"Steckdosen"-Tischrechnern verwendete Leistung ist nicht besonders kritisch, weil sie im Vergleich zu
der Leistung, die von anderen Geräten benötigt wird, welche dieselbe Stromquelle
verwenden, klein ist.
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Verfahren zum Reduzieren der von einem Computer benötigten Leistung umfassen den
Einsatz von CMOS-Schaltkreisen und Flüssigkristall-Monitoren anstelle der Monitore mit
Kathodenstrahlröhren oder der Plasmaanzeigetechnologie.
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Es gibt eine Klasse kleiner, leichter Rechner, die für niedrige Leistung konzipiert sind und
Batterien verwenden können. Diese Rechner haben nicht die Rechenleistung eines
Tischgeräts, noch die Fähigkeit, den gesamten Bereich der erhältlichen Software und
Betriebssysteme, die für Tischmaschinen verfügbar sind, zu benutzen. Sie haben üblicherweise eine
reduzierte Anzeigeauflösung und unhandliche Tastaturen.
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Eine andere Klasse von Rechnern, die im allgemeinen als Laptop-Computer bezeichnet
werden, sind batteriebetrieben, tragbar und können einen großen Bereich der kommerziellen
Software einsetzen. Diese Laptop-Computer werden jedoch von voluminösen,
wiederaufladbaren Batterien betrieben und können nur während weniger Stunden arbeiten, bevor die
Batterien wieder aufgeladen werden müssen.
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Die Erfindung sieht einen kompakten tragbaren Computer gemäß Anspruch 1 vor.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Computer in einem zweiteiligen rechteckigen
Gehäuse geringer Höhe untergebracht, das entlang einer Längskante ein Scharnier aufweist
und an der gegenüberliegenden Seite verriegelt ist. Das Scharnier erstreckt sich entlang der
Rückkante des Gehäuses und verbindet den oberen und den unteren Abschnitt des Gehäuses
drehbar. Dieses Scharnier ist in der US-Anmeldung Nr. 07/373,769 (US-A-4 984 706)
derselben Inhaberin mit dem Titel "HINGE FOR HAND HELD COMPUTER", Erfinder: Noah L.
Anglin, beschrieben.
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Dieses Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie Polykarbonat und/oder ABS-
Kunststoff oder beides. Das Gehäuse hat einen Spritzgußaufbau.
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Ein unterer Abschnitt des Gehäuses umfaßt eine Tastatur, eine oder zwei Speicherkarten,
Batterien und den größten Teil der integrierten Schaltungskomponenten des Rechners. Die
integrierten Schaltungskomponenten in diesem unteren Abschnitt sind an der Unterseite einer
gedruckten Schaltungsplatte befestigt, die den größten Teil des rechteckigen Bereichs besetzt,
der von dem Gehäuse eingeschlossen wird. Diese integrierten Schaltungskomponenten
umfassen zwei ASIC-Chips (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen). Um Platz zu
sparen, insbesondere vertikalen Platz, werden diese ASIC-Chips ohne das übliche Gehäuse auf
die Karte aufgebracht. Das Gehäuse (das weggelassen wird) würde eine Schutzabdeckung aus
Kunststoff oder Keramik aufweisen, die einen Anschlußrahmen umgibt, der innere Pins mit
äußeren Pins verbindet. Der unverpackte Chip wird direkt auf die untere gedruckte
Schaltungsplatte gebondet, wodurch bei der vorliegenden, sehr kompakten Struktur sowohl in der
Horizontalen als auch in der Vertikalen Platz gespart wird. Der Mikroprozessorchip ist
ebenfalls mit der gedruckten Schaltungsplatte direkt verbunden, ohne ein Gehäuse dazwischen,
wodurch Anschlußpunkte und Kosten reduziert werden.
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Ebenfalls an der Unterseite dieser gedruckten Schaltungsplatte sind Verbinder angebracht, um
austauschbare Speicherkarten aufzunehmen, vorzugsweise wenigstens zwei Verbinder für
zwei Karten. Diese Verbinder haben die gleiche Dicke wie die Karte selbst. Auf diesem Teil
der gedruckten Schaltungsplatte liegen in der Nähe der Speicherkarten keine weiteren
Schaltungskomponenten, so daß die Speicherkarten in den vorhandenen Raum des
Computergehäuses passen. Ein Tablett zum Halten einer Speicherkarte, das einen Teil des unteren
Gehäuses bildet, ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 07/374,409 (US-A-5 315 478) mit
dem Titel "MEMORY CARD TRAY FOR PORTABLE COMPUTER", Erfinder: Noah L.
Anglin und Peter F. Cadwell, beschrieben.
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An einer oder mehreren Kanten der gedruckten Schaltungsplatte sind Felder vorgesehen, zu
denen sich Bahnen von den Pins der integrierten Schaltungschips erstrecken, an die während
der Herstellung Testsignale angelegt werden. Auf diese Felder wird über Kantenverbinder,
die so konzipiert sind, daß sie über eine Kante der Platte geschoben werden und einen
elektrischen Kontakt zu den Feldern herstellen, zugegriffen. Dadurch ist es überflüssig, Testsonden
an das Innere der Schaltungsplatte anzulegen, wodurch Zeit gespart und Testfehler vermieden
werden.
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Die Oberseite derselben Schaltungsplatte im unteren Teil des Gehäuses dient als eine
Rückplatte für die Tastatur. Bahnen zum elektrischen Erfassen jedes Tastenzustands werden direkt
auf die Oberseite dieser gedruckten Schaltungsplatte aufgebracht. Die Tastatur umfaßt eine
Tastenplatte, durch welche sich mehrere Tasten erstrecken. Die Tasten drücken auf
entsprechende Konusse in einer flexiblen isolierenden Membran, wobei jeder Konus ein leitendes
flexibles Feld aufweist, das in der gedrückten Stellung Leiterbahnen auf der gedruckten
Schaltungsplatte überspannt und in der nicht-gedrückten Stellung diese Leiterbahnen getrennt
läßt.
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Die Tastatur belegt den größten Teil der Innenfläche des unteren Gehäuses, und vorzugsweise
70% oder mehr des Oberflächenbereichs der Innenfläche des unteren Gehäuses.
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Die Oberseite dieser gedruckten Schaltungsplatte weist ferner Bahnen zum Erfassen eines
Maschinenresets auf. Gemäß eines neuen Merkmals einer Ausführungsform der Erfindung
wird ein Reset aktiviert, indem ein spitzer Gegenstand, wie eine Bleistiftspitze, durch eine
Öffnung in der Tastatur eingeführt wird und auf ein elektrisch leitendes Feld drückt, anstatt
daß eine Taste oder eine Kombination aus Tasten gedrückt wird.
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Gemäß eines weiteren neuen Merkmals einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Taste
der Tastatur eine Ein/Aus-Umschalttaste. Der Rechner schaltet niemals vollständig aus,
sondern er arbeitet in dem ausgeschalteten Zustand lediglich mit einem niederfrequenten Takt,
der die Tageszeit aufrechterhält.
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Nach dem Testen der unteren gedruckten Schaltungsplatte und der Installation der Membran
während des Zusammenbaus des Rechners wird die Tastaturplatte, welche die Tasten in
Position hält, an den unteren Teil des Gehäuses angeschweißt, um eine präzise Ausrichtung der
Tasten, der Membran und der Bahnen zu erhalten.
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Zwischen dem Scharnier und dem Tastaturbereich liegt ein Abteil, das Batterien und einen
Kondensator enthält. Dieser Kondensator ist ausreichend, um einen flüchtigen Speicher
aufrechtzuerhalten, während der Rechner in dem ausgeschaltenen Zustand ist und die Batterien
gewechselt werden. Die Batterien werden von einer Platte abgedeckt, auf die eine
Beschreibung der obersten Reihe der Funktionstasten der Tastatur aufgedruckt ist, wobei diese
Funktionstasten unmittelbar neben der Abdeckplatte der Batterie liegen. Bei einer Ausführungsform
sind vier Bezeichnungen in vier verschiedenen Farben auf die Abdeckplatte neben jeder
Funktionstaste gedruckt. Tasten für "Shift", "Alt", "Strg" und eine spezielle Logo-Taste sind
entsprechend gefärbt, um einem Benutzer anzuzeigen, daß die Kombination dieser "Shift"-,
"Alt"-, "Strg"- oder der Logo-Taste mit der benachbarten Funktionstaste die Funktion ergibt,
die in der entsprechenden Farbe neben der Funktionstaste angegeben ist. Andere
Abdeckplatten, Bänder, die an der Abdeckplatte befestigt werden können, oder Karten, die neben diese
Abdeckplatte gelegt werden können, können für die Verwendung mit verschiedenen
Softwarepaketen vorgesehen werden.
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Ein oberer Abschnitt des Gehäuses nimmt eine Flüssigkristallanzeige sowie eine getrennte
Energieversorgung für die Flüssigkristallanzeige auf. Bei einer Ausführungsform ist zwischen
der Anzeige und der Außenseite des oberen Gehäuses ein Raum vorgesehen, um ein
Anzeigehintergrundlicht einzufügen, das von getrennten Batterien oder einer anderen Energiequelle
gespeist wird. Dieses Hintergrundlicht ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr.
07/276,167 (US-A-S 030 943) derselben Inhaberin beschrieben.
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Die Energieversorgung für die Flüssigkristallanzeige ist im einzelnen in der US-
Patentanmeldung Nr. 07/374,340 (US-A-5 130 703) derselben Anmelderin mit dem Titel
"POWER SYSTEM AND SCAN TECHNIQUE FOR A LIQUID CRYSTAL DISPLAY",
Erfinder: John P. Fairbanks, Any C. Yuan und Lance T. Klinger beschrieben (Aktenzeichen
des Anwalts M-806).
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Die Flüssigkristallanzeige belegt den größten Teil der gesamten Fläche, die von dem oberen
Teil des Gehäuses eingeschlossen wird, wobei ein schmaler Rahmen die
Flüssigkristallanzeige und ihre Abdeckung umgibt.
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Zum Anzeigen von Zeichen verwendet die Anzeige 25 Zeilen mit 80 Zeichen pro Zeile. Eine
Zeile aus Zeichen ist üblicherweise 8 Pixel hoch, so daß die üblichen 25 Textzeilen in 200
Pixelzeilen angezeigt werden. Zusätzlich ist eine Statuszeile, die eine oder mehrere
Pixelzeilen verwendet, oben, unten oder sowohl oben als auch unten an der Anzeige vorgesehen, um
den Status verschiedener Softwareprogramme und Hardwarezustände anzuzeigen.
Abgestimmt zu diesen angezeigten Statuszeilen sind entlang des oberen, unteren oder beider
Ränder des Anzeigerahmens Legenden aufgedruckt, um dem Benutzer die Bedeutung anzugeben,
welche durch die Statuszeilen dargestellt werden. Wie bei der Tastatur können verschiedene
Legenden für unterschiedliche Softwarepakete verwendet werden.
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Der Haltemechanismus für die Flüssigkristallanzeige ist in der US-Patentanmeldung Nr.
07/359,191 (US-A-5 002 368) mit dem Titel "LIQUID CRYSTAL DISPLAY MOUTING
STRUCTURE" derselben Inhaberin, Erfinder: Noah L. Anglin, beschrieben.
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Da getrennte Energieversorgungen in den beiden Teilen des Computergehäuses liegen, wird
die Anzahl der stromführenden Leitungen, die zwischen dem oberen und dem unteren
Gehäuse verlaufen müssen, minimiert. Ein Kabel, das diese Leitungen enthält, erstreckt sich vom
oberen zum unteren Teil des Gehäuses und liegt von der Scharnierachse aus gesehen in
Richtung des Inneren des Computers. Das Kabel ist ausreichend lang, um von seinem unteren
Anschluß zu seinem oberen Anschlußpunkt zu reichen, wenn das Computergehäuse
vollständig geöffnet ist. Die spiralförmige Form des Kabels dient als eine Feder, so daß dann, wenn
der Computer geschlossen ist, das überschüssige Kabel in einer Kabelabdeckung
aufgenommen wird, die im oberen oder unteren Abschnitt des Gehäuses liegt, vorzugsweise im unteren.
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Diese Kabelabdeckung schützt das Kabel gegen zu starkes Biegen, um eine lange
Lebensdauer sicherzustellen.
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Diese Anordnungen der Komponenten erlaubt es, den Computer auf eine sehr kompakte
Größe zusammenzuklappen, um ihn zu tragen, und auf eine gute Größe zu öffnen, bei der die
zwei Komponenten, die eine Schnittstelle zu dem Benutzer darstellen, nämlich die Tastatur
und die Anzeige, ausreichend groß sind, um bequem bedient werden zu können. Um die
Dicke weiter zu reduzieren, werden die Tasten so ausgebildet, daß einige Tasten von der Anzeige
gedrückt werden, wenn das Computergehäuse geschlossen wird. Dies ist vorzugsweise die
vordere (untere) Tastenreihe.
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Bei einer Ausführungsform wird die Tastatur so gesteuert, daß das Drücken mehrerer Tasten
nicht bewirkt, daß ein laufendes Programm nicht weiterläuft. Die Ein/Aus-Taste ist eine
Taste, die nicht gedrückt wird, wenn das Gehäuse geschlossen ist. Wenn die Ein/Aus-Taste
gedrückt wird, um den Computer in seinen ausgeschalteten Zustand umzuschalten, werden
andere Tasten deaktiviert, so daß das Drücken dieser anderen Tasten beim Schließen des
Gehäuses von dem Computer nicht erfaßt wird. Wenn der Computer in seinem ausgeschalteten
Zustand ist, verliert der Prozessor nicht die aktuelle Stelle in dem Programm, das gerade läuft.
Der gesamte Speicher bleibt statisch, die Ausführung wird jedoch angehalten, bis die
Maschine aus dem ausgeschalteten Zustand gebracht wird. Während dieses ausgeschalteten Zustands
werden die Interrupts (Unterbrechungen) des Zeitgebers verarbeitet, um die Tageszeit zu
aktualisieren, und Software, die die Tageszeit als Interrupt verwendet, kann den Interrupt
verarbeiten.
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Eine Ausführung gemäß der Erfindung umfaßt ein Energieverwaltungssystem, das so viele
Komponenten des Computers solange wie möglich ausgeschaltet hält, wenn der Computer
eingeschaltet ist. Einzelne Komponenten können ausgeschaltet werden, während ändere
Komponenten eingeschaltet bleiben. Die Komponenten der Maschine, die ausgeschaltet
werden können, während es für einen Benutzer so aussieht, daß die Maschine eingeschaltet ist,
umfassen den Oszillator und den Takt, welche die Zyklen des zentralen Prozessors steuern,
einen weiteren Oszillator und Takt, welche die Anzeige steuern, einen DMA-Takt (Takt für
direkten Speicherzugriff), der zu dem Oszillator des zentralen Prozessors gehört, welcher
DMA-Schaltkreise steuert, und einen Oszillator und Takt für die Datenübertragung zu einem
externen Port. Während die Maschine eingeschaltet ist, d. h. während die Anzeige
eingeschaltet ist und die Maschine auf Eingaben des Benutzers reagiert, erfaßt die Hardware Aktivitäten,
für die einige Teile der Maschine ausgeschaltet sein können. Diese Takte können tatsächlich
ausgeschaltet sein, während der Benutzer mitten in der Ausführung eines Programms ist.
Wenn ein Benutzer z. B. ein Textverarbeitungsprogramm verwendet, ist der Takt, der den
zentralen Prozessor steuert, während der meisten Zeit zwischen einem Tastenanschlag und
dem nächsten abgeschaltet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden vier Aktivitäten überwacht, um zu ermitteln,
wann Teile der Maschine ausgeschaltet werden können: der Zustand des Ein/Aus-Schalters,
Tastenanschläge, Softwareaktivität und Taktimpulse, die von einem niederfrequenten Takt
und eine Teilerschaltung erzeugt werden. Wenn diese Aktivitäten nicht auftreten, werden
bestimmte Takte und Einrichtungen, die von den Takten angesteuert werden, abgeschaltet. Da
bei einer bevorzugten Ausführungsform CMOS-Schaltkreise verwendet werden, die beim
Schalten die meiste Leistung benötigen, kann das Abschalten der Oszillatoren und ihrer
zugehörigen Takte die Leistungsaufnahme des Systems erheblich verringern. Das Abschalten von
Bauteilen selbst reduziert auch die Leistung. Dieses Energieverwaltungssystem ist im
einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 07/373,440 (US-A-5 428 790) mit dem Titel "POWER
MANAGEMENT SYSTEM FOR LOW POWER COMPUTER" derselben Anmelderin, der
Erfinder: Leroy D. Harper, Grayson C. Schlichting, Douglas A. Hooks, Ian H. S. Cullimore
und Gavin Bradshaw, beschrieben (Aktenzeichen des Anwalts M-924).
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Die US-A-4 571 456 offenbart einen tragbaren Computer mit bekanntem Aufbau mit einer
gedruckten Hauptschaltungsplatte, die den größten Teil der integrierten Schaltungsbauteile
des Computers trägt und in dem Grundabschnitt des Computergehäuses angeordnet ist, und
mit einer herkömmlichen Tastatur, die auf der Oberseite des Grundabschnitts liegt.
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Die US-A-4 328 399 offenbart eine Tastenschalteranordnung für eine
Telekommunikationseinrichtung. Bei einer Ausführungsform dieser Tastenschalteranordnung sind
Schaltungskomponenten, wie integrierte Schaltkreise, auf einer Seite einer Schaltungsplatte aus
Stahlkeramik montiert, während die andere Seite der Platte Schalterkontakte zum Erfassen von
Tastenanschlägen der auf der anderen Seite der Platte liegenden Tasten aufweist.
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CAMBRIDGE COMPUTER LTD. "Z88 Cambridge Computer User Guide" 1987, Seiten 8
und 9 und M&P Computer 1988, Seiten 90 bis 93, "Marco Micheletti: Cambridge Z88 -
Eureka! Il Portatile" offenbaren tragbare Computer. Diese Computer haben eine
Rücksetzfunktion, die nicht mit einer normalen Taste sondern mit Hilfe eines Gegenstands (Nadel oder
Büroklammer) aktiviert wird, die durch ein Loch in dem Gehäuse des Computers eingeführt
wird, um den Reset zu erreichen und zu aktivieren.
Figurenbeschreibung
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Computers;
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Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Tastatur;
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Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Verbindungen der integrierten Schaltkreischips;
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Fig. 4 zeigt die Vorderseite einer Schaltungsplatte;
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Fig. 5 zeigt die Rückseite der Schaltungsplatte der Fig. 4;
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Fig. 6a und 6b zeigen die Befestigung von ICs an einer Schaltungsplatte;
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Fig. 7 zeigt eine Teststruktur;
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Fig. 8a und 8b zeigen eine Computer-Resetstruktur;
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Fig. 9 zeigt eine Randplatte, eine Anzeige und eine Tastatur.
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Die gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren beziehen sich auf die gleichen oder
ähnliche Strukturen.
Überblick über die Systemkomponenten
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Computers mit einem oberen Gehäuse 110b,
einem unteren Gehäuse 110a, einer Anzeige 112, einem Anzeigerahmen 113, einer Tastatur
118, einer Tastaturplatte 118a, einer Batterieabdeckung 123, einem Scharnier 111, einem
Riegel 114, einem Speicherkartentablett 125 und einer Anzeigeerläuterungsgrafik 130.
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Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Computertastatur 118 mit der Tastenplatte 118a
umfassend Tasten, z. B. bei 181, 182 und 183, eine Membran 128 mit Konussen, z. B. bei 281,
282 und 283, die jeweils ein leitendes Feld (nicht gezeigt) halten, und einer gedruckten
Schaltungsplatte 138.
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Die Membran 128 ist aus einem Elastomer und steht an mehreren Stellen nach oben vor, um
mehrere Elastomerkonusse, einen unter jeder Taste, zu bilden, z. B. die Konusse 281, 282 und
283 unter den Tasten 181, 182 bzw. 183. Jeder Konus ist bei einer flachen (oder relativ
flachen) Oberseite abgeschnitten, die von einer Unterseite ihrer zugehörigen Taste kontaktiert
wird. Von der flachen Oberseite jedes elastomeren Konus erstreckt sich in das Innere des
jeweiligen Konus eine elastomere leitende Tablette nach unten. Wenn eine Taste gedrückt wird,
wird ihr zugehöriger Konus zusammengedrückt, wodurch die zugehörige Tablette in Position
gebracht wird, um Leiterbahnen (nicht gezeigt) auf der gedruckten Schaltungsplatte 138 zu
überbrücken.
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Fig. 4 zeigt eine erste Seite der gedruckten Schaltungsplatte 138 mit IC-Chipmontageflächen
302, 304 und 306.
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Fig. 5 zeigt die Rückseite (zweite Seite) der gedruckten Schaltungsplatte 138 mit
Tastenkontakten, z. B. bei 310, 312 etc., zu denen die Leiterbahnen, z. B. 318, 320 etc., Verbindungen
herstellen.
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Fig. 6A zeigt in Seitenansicht, wie ein IC-Chip 340 mit einer gedruckten Schaltungsplatte 138
über Bonddrähte 342, 344 etc. elektrisch verbunden wird, wobei sich die Bonddrähte von Pins
346, 348 etc. auf dem Chip 340 zu Bondfeldern 350, 352 auf der gedruckten Schaltungsplatte
138 erstrecken. IC-Chips, wie der Chip 340, weisen somit vorzugsweise nicht das übliche
Anschlußrahmengehäuse auf. Fig. 6B zeigt eine Draufsicht auf Fig. 6A.
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Fig. 7 zeigt eine Teststruktur, die auf der gedruckten Schaltungsplatte 138 vorgesehen ist. Wie
gezeigt, sind fünf getrennte Testanschlußbereiche vorgesehen, 360, 362, 364, 366 und 368,
die jeweils aus mehreren Feldern, z. B. 370 und 372, bestehen, an die über Testkabel, z. B. 380,
Testsignale angelegt werden. Das Testkabel 380 wird mit der gedruckten Schaltungsplatte
138 nur verbunden, wenn ein Test ausgeführt werden soll. Ein Kartentest-Kantenverbinder
382 verbindet das Testkabel 380 mit den Feldern 370, 372 etc. Positionierelemente, z. B. 390,
392, sind in Form von Ausschnitten im Rand der gedruckten Schaltungsplatte 138
vorgesehen, um die Kartentest-Kantenverbinder 382 zu positionieren. Man beachte, daß, wie in den
Fig. 4 und 5 gezeigt, eine derartige Teststruktur auf beiden Seiten der gedruckten
Schaltungsplatte 138 vorgesehen ist.
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Fig. 8A zeigt eine Draufsicht umfassend Abmessungen eines Teils der Tastatur 118 des
Computers, wobei eine Taste 181 in der Tastaturplatte 118a gezeigt ist. Die Taste 181 ist teilweise
weggeschnitten, um den Konus 281 zu zeigen.
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Fig. 8B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in Fig. 8A. Wie in Fig. 8B gezeigt
(die Taste 181 ist nicht gezeigt), wurde in der Tastaturplatte 118a ein entsprechender Spalt
400 vorgesehen, um den Konus 281 freizugeben. Es ist somit möglich, mit einem Gegenstand
(wie einer Bleistiftspitze) durch den Spalt 400 auf den Konus 281 zu drücken. Dies erfolgt
vorzugsweise zum Zurücksetzen des Computers durch Drücken der leitenden Tablette 402
gegen Bahnen 404, 406 auf der gedruckten Schaltungsplatte 138.
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Fig. 3 zeigt eine Grafik der Chiparchitektur des Computersystems mit Verbindungen der
integrierten Schaltungschips, die in Fig. 4 physisch dargestellt sind, einschließlich des LCD-
Treiberchips, der im oberen Gehäuse liegt und in Fig. 4 nicht gezeigt ist.
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Das System der Fig. 3 umfaßt einen 80C88-Mikroprozessor 16, einen ASIC-Peripheriechip
17, einen ASIC-Systemchip 18 und ein LCD-RAM 15, die physisch alle auf einer gedruckten
Schaltungsplatte angeordnet sind. Diese bescheidene Kombination aus integrierten
Schaltungschips modelliert bei einer Ausführungsform einen IBM XT-Computer. Bei anderen
Ausführungsformen können andere Computer modelliert werden. Sie liegen physisch im unteren
Abschnitt des Computergehäuses unter der Tastatur. Ebenfalls im unteren Teil des Gehäuses
physisch angeordnet sind 512K des System-RAM 19, ein BIOS ROM-Chip 20, ein
Anwendungs-ROM-Chip 21, eine oder zwei Speicherkarten 22a und 22b und ein Erweiterungsport
23 sowie ein UART-Treiberchip 24. Spannungsgesteuerte Oszillatoren und andere
Oszillatoren 11 und eine Systemenergieversorgung 13 (die bei einer bevorzugten Ausführungsform
zwei AA-Batterien umfaßt) liegen ebenfalls im unteren Abschnitt des Gehäuses, zusätzlich zu
der Tastatur 12.
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Im oberen Abschnitt des Gehäuses liegt die LCD-Anzeige, ein optionaler Tonwandler und
eine getrennte Energieversorgung.
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Der Anzeigetreiber 14 umfaßt Zeilen- und Spaltentreiber und die analoge Energieversorgung
sowie eine eigene Anzeigescantechnik zum Reduzieren der Leistung. Das gesamte System ist
für eine geringe Energieaufnahme konzipiert. Insbesondere erfordern die Oszillatoren 11
wenig Leistung, weil sie abschalten können, wenn sie nicht aktiv verwendet werden, ein
einzigartiges Merkmal. Der Hauptteil der digitalen Logik ist in CMOS-Technologie realisiert,
einschließlich des Speichers 19, des BIOS 20 und des Anwendungs-ROM 21. Diese ziehen im
Standby-Zustand Strom im Mikroamperebereich und im Betrieb bis zu 100 Milliampere.
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Auf der Rückseite der PC-Karte liegt die untere Stufe der Tastatureinheit. Die
Kontaktleitungen der Tastatur werden direkt an die Rückseite der PC-Karte angelegt.
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Im folgenden ist eine Liste der Blöcke und Leitungen angegeben, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Block 11
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VCO/OSZILLATOREN. Dieser Block enthält alle Frequenzoszillatoren, die in dem System
verwendet werden. Sie umfassen einen Anzeigetaktoszillator, der mit etwa 800 KHz läuft,
einen Übertragungstaktoszillator, der mit 1,8432 MHz läuft, einen niederfrequenten
Oszillator, der mit 32,768 Hz läuft, und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der zwischen
1 und 8 MHz erzeugt.
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Dies sind vier Oszillatoren. Der Oszillator, der den Prozessor 16 ansteuert, ist
spannungsgesteuert, so daß dann, wenn die Versorgungsspannung nachläßt, die Frequenz sinkt, um die
geringere Leistung der CMOS-Schaltungen auszugleichen. Dadurch kann die
Prozessorgeschwindigkeit automatisch eingestellt werden, wenn die Energieversorgung des Systems die
Ausgangsspannung ändert. Bei 5 Volt arbeiten alle Komponenten mit 8 MHz. Bei 3 Volt
würden sie mit 8 MHz nicht laufen, bei 2 MHz würde das System jedoch arbeiten. Das
Arbeiten mit 3 Volt hat in bezug auf die Energie Vorteile, weil bei einem CMOS-System gilt:
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P = C * V² * F
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wobei P die Leistung, C eine Konstante, V die Spannung und F die Frequenz bezeichnen. Das
Verändern der Spannung von 5 Volt auf 3 Volt ergibt somit eine Energieeinsparung von
beinahe 3 : 1. Das Reduzieren der Frequenz von 8 MHz auf 2 MHz spart ebenfalls Energie.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform gibt es tatsächlich 2 Modi, 5 Volt und Automatik. Im
automatischen Modus geht das System nach einer Verzögerung von 3 Volt auf 5 Volt, wenn
der Energiebedarf stärker ist. Wenn der Strom einen bestimmten Pegel überschreitet,
vorzugsweise zwischen 1 und 10 Milliampere, geht das System auf 5 Volt. Das neue System zum
Umschalten zwischen zwei Spannungspegeln ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr.
07/374,514 (US-A-S 021 679) mit dem Titel "VOLTAGE MANAGEMENT SYSTEMS FOR
MULTIPLE VOLTAGE POWER SUPPLY", derselben Anmelderin, Erfinder: John P.
Fairbanks und Andy C. Yuan, beschrieben.
OSC IN
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Diese vier Leitungen liefern die Oszillator-Ausgangssignale des Blocks 11 an das Peripherie-
ASIC 17 zur Verteilung an andere Teile des Systems.
OSC GATE
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Diese drei Leitungen liefern Steuersignale von dem Peripherie-ASIC 17 an den Block 11, um
die jeweiligen Oszillatoren zu aktivieren. Diese Signale werden zum Enabeln oder Disabeln
der Oszillatoren im Block 11 verwendet. Es gibt nur drei Enable-Signale, weil der
niederfrequente Oszillator immer läuft.
BLOCK 12
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TASTATUR. Dies ist eine Standardmatrixtastatur, die in einer 7 · 11 Matrix aus Spalten und
Zeilen angeordnet ist. Wenn eine Taste gedrückt wird, schließt sie den Schaltkreis zwischen
einer ausgewählten Zeile und Spalte. Die Zeilen und Spalten werden von den
Tastatursteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 abgetastet. Ein neues Merkmal der Tastatur 12 ist,
daß zwischen der Tastatur 12 und dem ASIC 17 weniger Leitungen benötigt werden. Der
Controller 17 verwendet nur zwei Rückleitungen und 11 Abtastleitungen und somit insgesamt
18 Leitungen zur Tastatur 12. Übliche Tastaturen verwenden ungefähr 26 Leitungen.
Ebenfalls anders als bei den heute üblichen Personalcomputern, ist ein eigener Chip als
Tastaturcontroller vorgesehen. Die gesamte Tastatursteuerung erfolgt in dem ASIC 17. Das Einsparen
eines Chips spart Energie und Platz auf der Schaltungskarte.
KBSCAN [0..10]
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Dies sind die Abtastleitungen der Tastaturmatrix 12. Die Tastatursteuerschaltkreise in dem
Peripherie-ASIC 17 senden ein Scansignal auf jeder dieser Leitungen einzeln aus und
überwachen die KBCOL[0..6]-Leitungen auf ein Rücksignal.
KBCOL [0..6]
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Dies sind die Spaltenleitungen der Tastaturmatrix 12. Diese Leitungen werden während der
Tastaturabtastung auf ein Signal überwacht, das anzeigen würde, daß eine Taste gedrückt
wurde, wodurch ein Weg von einer der KBSCAN[0..10]-Leitungen zu einer der
KBCOL[0..6]-Leitungen gebildet wird.
PQKEYN
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Dies ist eine Leitung von der Tastatur 12, die zu einer speziell bezeichneten Taste gehört.
Wenn diese Taste gedrückt wird, bildet sie einen Weg zu Masse, wodurch auf dieser Leitung
ein niedriges Signal auftritt. Wenn die Taste nicht gedrückt wird, ist der Weg zu Masse
unterbrochen. Die Leitung wird auf VDD hochgezogen, um sicherzustellen, daß ihr
voreingestellter Zustand hoch ist. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht und kann
mit der Software, die auf dem Prozessor 16 läuft, in Wechselwirkung treten.
ONOFFN
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Dies ist eine Leitung von der Tastatur 12, die zu einer Spezialtaste gehört, die zum Ein- und
Ausschalten des Computers verwendet wird. Wenn die Taste gedrückt wird, bildet sie einen
Weg zur Masse, wodurch auf diese Leitung ein niedriges Signal auftritt. Anderenfalls wird
die Leitung auf VDD hochgezogen, um sicherzustellen, daß ihr voreingestellter Zustand hoch
ist. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht und kann mit der Software,
die auf dem Prozessor 16 läuft, in Wechselwirkung treten.
MRESETN
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Dies ist eine Leitung von der Tastatur 12, die zu der Resetöffnung in der Tastatur gehört.
Wenn dieser Kontakt geschlossen wird, indem ein spitzer Gegenstand in die Öffnung
eingeführt wird, bildet sie einen Weg zu Masse, wodurch auf der Leitung ein niedriges Signal
auftritt. Dieses Signal wird von dem Peripherie-ASIC 17 überwacht, der den Computer
zurücksetzt, wenn eine fallende Flanke erfaßt wird.
BLOCK 13
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SYSTEMSTROMVERSORGUNG. Dies ist die Stromversorgung für den Hauptteil der
Schaltkreise in dem Rechner. Eine wichtige Ausnahme ist die Anzeige, die ihre eigene
Stromversorgung hat, die wie oben beschrieben in dem Block 14 liegt. Diese
Stromversorgung umfaßt die Stromquelle, nämlich zwei AA-Batterien, und notwendige Schaltkreise zum
Vorsehen der nötigen Spannungen und Ströme für den Rechner.
SELVDD
-
Dieses Signal, das zum Block 13 geht, wird dazu verwendet, aus zwei möglichen
Versorgungsmodi auszuwählen: Hohe Ausgangsspannung (SELVDD = niedrig) und automatischer
Modus (SELVDD = Tristate). Bei einer anderen Ausführungsform erzwingt ein niedriger
Ausgangspegel auf dieser Leitung, daß die Spannungsversorgung in einen niedrigen
Spannungsmodus geht. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die niedrige Spannung 3
Volt, und die hohe Spannung beträgt S Volt. Im automatischen Modus wird der Strombedarf
erfaßt, und wenn er einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, bei der vorliegenden
Ausführungsform ungefähr 20 Milliampere, geht die Ausgangsspannung nach einer
programmierten Verzögerung von der niedrigen auf die hohe Spannung. Dieses Signal wird von einem
Bit in dem Peripherie-ASIC 17 gesteuert, wodurch mittels Software zwischen der hohen
Spannung und dem automatischen Modus der Stromversorgung gewählt werden kann.
LOWBAT
-
Dieses Signal, das vom Block 13 zu dem Peripherie-ASIC geht, wird dazu verwendet, die
Spannung der Systembatterien zu überwachen. Wenn es niedrig ist, wird angezeigt, daß die
Batterien über einem bestimmten Schwellwert liegen (siehe Erörterung von BATMON), und
es wird hoch, wenn die Batterien unter diesen Schwellwert fallen. Dieses Signal wird von
dem Peripherie-ASIC 17 überwacht und kann mit der Software, die auf dem Prozessor 16
läuft, in Wechselwirkung treten. Da die auf dem Prozessor laufende Software den Zustand der
Batterien in Realzeit überwachen und ermitteln kann, wann die Batterien entladen sein
werden, verläßt das BIOS den ausgeschalteten Zustand nicht, wenn ermittelt wird, daß dies die
Integrität des Systemspeichers und die Prozessorzustände gefährden würde.
BATMON
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Dieses Signal wird von den Batteriespannungs-Überwachungsschaltkreisen im Block 13
verwendet. Das Signal kann von dem Prozessor 16 verändert werden, um den Schwellwert
einzustellen, bei dem LOWBAT seinen Zustand ändert. Wenn BATMON hoch ist, beträgt der
Schwellwert 1,8 Volt. Wenn es niedrig ist, beträgt der Schwellwert 1,6 Volt. Dies wird zum
Erfassen geringer Batterieladung und vollständiger Batterieentladung verwendet.
VBAT
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Dies ist die Batteriespannung von den Batterien des Rechners, die von den Schaltkreisen und
der Stromversorgung innerhalb des Blocks 14 verwendet wird und die im Bereich zwischen
1,6 und 1,3 Volt liegt.
SPKD
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Dies ist das Signal von dem Peripherie-ASIC 17 an die Ansteuerschaltkreise des
Audiowandlers im Block 14. Dieses Signal wird von einem Bit in dem Peripherie-ASIC 17
gesteuert, das von dem Prozessor geändert werden kann.
LCDPWRN
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Dieses Signal steuert die Stromversorgung der LCD in dem Block 14. Wenn es niedrig ist, ist
die Stromversorgung aktiviert und läuft. Wenn es hoch ist, wird die Stromversorgung
deakti
viert und erzeugt kein Ausgangssignal. Dieses Signal wird von einem Bit in dem Peripherie-
ASIC 17 gesteuert, das von dem Prozessor verwendet werden kann.
LCD CLOCKS
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Diese fünf Signale werden zum Takten der LCD-Treiberchips im Block 14 verwendet. Sie
werden von den Anzeigetreiber-Auffrischschaltkreisen innerhalb des Peripherie-ASIC 17
erzeugt.
BLOCK 14
-
VIDEOANZEIGE. Dieser Block enthält die LCD-Anzeigetreiberschaltkreise, die
Anzeigestromversorgung, den LCD-Bildschirm, einen Audiowandler und Ansteuerschaltkreise für
den Audiowandler.
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Der LCD-Treiber 14 und ein LCD-RAM 15 steuern einen Flüssigkristallanzeigebildschirm,
der in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Der LCD-Treiber 14 ist in der
US-Patentanmeldung Nr. 07/374,340 (US-A-5 130 703) mit dem Titel "POWER SYSTEM
AND SCAN METHOD FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY" derselben Anmelderin,
Erfinder: John P. Fairbanks, Andy C. Yuan und Lance T. Klinger, beschrieben.
BLOCK 15
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Das LCD-RAM 15 ist in der US-Patentanmeldung Nr. 07/374,884 (WO 91/00587) mit dem
Titel "VIDEO IMAGE CONTROLLER FOR LOWER POWER COMPUTER" derselben
Anmelderin, Erfinder: Leroy D. Harper, John W. Corbett, Douglas A. Hooks, Grayson C.
Schlichting, Renee D. Bader und John P. Fairbanks, beschrieben. Das LCD-RAM 15
empfängt Informationen über Zeichen oder grafische Bilder, die auf dem LCD-Bildschirm
angezeigt werden sollen. Das LCD-RAM 15 umfaßt einen Zeichenspeicher, der eine ASCII-
Darstellung und Anzeigeattribute für jede Zeichenposition der Anzeige, Bit-Abbildungen (bit
map images) jedes Zeichens in dem momentan verwendeten Zeichensatz und einen
Bildspeicher (bit map memory), in dem jedes Anzeigepixel auf der LCD-Anzeige wiedergegeben ist,
speichert. Ferner ist eine Nachschlagetabelle gespeichert, die von dem Anzeigecontroller
verwendet wird, der in dem Peripherie-ASIC 17 liegt. Ein zusätzlicher Speicher ist
vorgesehen, der als nicht flüchtiger Datenspeicher verwendet werden kann. Das LCD-RAM 15
umfaßt zwei statische 32K · 8 RAM-Chips. Diese Chips speichern Zeichen und Attributdaten,
LCD-Bilddaten (LCD bit map data), Zeichen-Bilddaten und Zeichen-Übersetzungsdaten.
LCDDATA [0..7]
-
Dies sind die Datenleitungen zwischen dem Anzeigecontroller in dem Peripherie-ASIC 17
und sowohl dem LCD-RAM 15 als auch den LCD-Treiberchips, die in dem Anzeigetreiber 14
liegen. Daten werden während Anzeigeauffrischzyklen von dem Peripherie-ASIC 17 an den
Anzeigetreiber 14 geschickt, um die Daten in den Treiberchips, die letztendlich auf der LCD-
Anzeige angezeigt werden, zu aktualisieren. Zwischen dem Peripherie-ASIC 17 und dem
LCD-RAM 15 existiert ein bidirektionaler Weg, der verwendet wird, wenn die
Anzeigetreiberschaltkreise in dem Peripherie-ASIC 17 Daten aus den zwei RAM-Chips 15 lesen und in
diese schreiben.
LCDADDR [0..14]
-
Dies sind die Adreßleitungen, die zum Zugreifen auf die zwei RAM-Chips in dem LCD-RAM
15 verwendet werden. Die Adressen werden von Anzeigesteuerschaltkreisen in dem
Peripherie-ASIC 17 erzeugt.
VRAMCSN
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Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 wird
dazu verwendet, eines der zwei RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 auszuwählen (Chip-
Select). Insbesondere wählt diese Leitung das zum Speichern von Zeichen, Attributen und
LCD-Bilddaten verwendete RAM aus. Diese Leitung ist mit dem Chip-Select-Pin
(Chipauswahlpin) an den RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 verbunden.
VRAMOEN
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Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 wird
dazu verwendet, daß momentan ausgewählte RAM-Chip in dem LCD-RAM 15 zu aktivieren
(siehe Erörterung von VRAMCSN und VROMCSN), um Daten von der Speicherstelle
anzusteuern, die von LCDADDR [0..14] auf dem Datenbus LCDDATA [0..7] spezifiziert wird.
VMEMWN
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Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in den Peripherie-ASIC 17 bewirkt,
daß das momentan ausgewählte RAM-Chip in dem LCD-RAM 1 S (siehe Erläuterung von
VRAMCSN und VRQMCSN) die. Daten auf LCDDATA [0..7] bei der Adresse
zwischenspeichert, die durch LCDADDR [0..14] spezifiziert wird.
VROMCSN
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Diese Signalleitung von den Anzeigesteuerschaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 wird
dazu verwendet, eines der zwei RAM-Chips in dem LCD-RAM 15 auszuwählen.
Insbesondere wählt diese Leitung das zum Speichern von Zeichen-Bitabbildungen und
Übersetzungsadreßdaten verwendete RAM aus. Es ist mit dem Chip-Select-Pin an den RAM-Chips in dem
LCD-RAM 15 verbunden.
BLOCK 16
-
80C88 CPU. Dies ist der Prozessor, auf dem die Architektur des Rechners basiert. Er kann
von der Intel Corporation, Harris Semiconductor oder OKI Semiconductor gekauft werden.
S[0..2]
-
Dies sind Prozessorstatuspins des Mikroprozessors 16. Sie sind mit der 8288-kompatiblen
Buscontrollerzelle verbunden, die in dem System-ASIC 18 liegt. Ihre Funktion ist in dem
Datenblatt der beiden Komponenten 80C88 und 8288, die von der Intel Corporation erhältlich
sind, ausführlich erläutert.
LOCKN
-
Dies ist der Prozessorpin LOCK von dem Prozessor 16, der mit dem System-ASIC 18
verbunden ist.
INTR
-
Dies ist der Prozessorpin INTR, der zum Erzeugen von Interrupts (Unterbrechungen)
verwendet wird. Er ist mit der 8259-kompatiblen, programmierbaren Interrupt-Controller-Zelle
verbunden, die in dem System-ASIC 18 liegt. Die Funktion dieses Signals ist in dem Datenblatt
der beiden Komponenten 80C88 und 8259, die von der Intel Corporation erhältlich sind,
ausführlich erläutert.
SNMI
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Diese Signalleitung ist mit dem NMI-Pin (nicht maskierbarer Interrupt) des Prozessors 16
verbunden. Ein Signal auf dieser Leitung wird von dem System-ASIC 18 erzeugt und ist der
nicht maskierbare Interrupt des Prozessor 16. Der Begriff nicht maskierbarer Interrupt
bezeichnet eine Unterbrechung, die von dem Mikroprozessor 16 nicht maskiert werden kann.
-
Der Interrupt kann von Schaltkreisen, die außerhalb des Mikroprozessors 16 liegen, maskiert
werden.
AAD [0..7]
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Die Adreßdatenbusleitungen des Prozessors 16. Diese Leitungen bilden den Multiplex-Adreß-
und Datenbus des Prozessors und sind mit dem Peripherie-ASIC 17 und der 8288-
kompatiblen Buscontroller-Zelle, die in dem System-ASIC 18 liegt, verbunden. Ihre Funktion
ist in dem Datenblatt der beiden Komponenten 80C88 und 8288, die von der Intel
Corporation erhältlich sind, im einzelnen erläutert.
AA [8..19]
-
Dies sind die Adreßleitungen höherer Ordnung des Prozessors 16. Sie sind mit den
Schaltkreisen in dem Peripherie-ASIC 17 und mit der 8288-kompatiblen Buscontroller-Zelle, die in
dem System-ASIC 18 liegt, verbunden. Ihre Funktion ist in dem Datenblatt der beiden
Komponenten 80C88 und 8288, die von der Intel Corporation erhältlich sind, im einzelnen
erläutert.
SYSCLK
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Dies ist die Signalleitung für den Systemtakt, der zum Takten des Prozessors 16 und der
Schaltkreise in dem System-ASIC 18 verwendet wird. Das Systemtaktsignal wird in dem
Peripherie-ASIC 17 erzeugt (wo es auch verwendet wird) und entweder von dem VCO-
Oszillator in dem Block 11 oder von einer externen Quelle, die auf der Leitung EXTSYSCLK
vorgesehen wird, abgeleitet.
CPURDY
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Dies ist die READY-Signalleitung zu dem Prozessor 16, die es erlaubt, Lese- und
Schreiboperationen des Prozessors 16 zu verlängern, damit langsamere Geräte mit dem Prozessor 16
verbunden werden können. Das Signal auf dieser Leitung kommt von dem Peripherie-ASIC
17. Schaltkreise in dem Peripherie-ASIC 17, das System-ASIC 18 (siehe SREADY) oder
externe Geräte, die über den Erweiterungsport 23 angeschlossen sind (siehe IOCHRDY) können
diese Leitung verwenden, um die Datenübertragung mit dem Prozessor 16 zu synchronisieren.
BLOCK 17
PERIPHERIE-ASIC
-
Dies ist einer von zwei ASIC-Chips, die in einer Ausführungsform der Erfindung bevorzugt
verwendet werden. Der PERIPHERIE-ASIC 17 ist die Schnittstelle zwischen dem Prozessor
und den Peripheriegeräten, einschließlich der Tastatur 12, der Systemstromversorgung 13, des
LCD-Anzeigetreibers 14 und des LCD-RAM 15. Er bildet auch die Schnittstelle zu den
Oszillatoren 11 und schaltet sie softwaregesteuert ein und aus.
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Der PERIPHERIE-ASIC dient dazu, eine Schnittstelle zu einer Tastatur mit einer Matrix aus
11 Zeilen und 7 Spalten zu bilden. Der Tastaturcontroller tastet die Tasten ab, indem er eine
einzelne Zeile niedrig (auf 0) ansteuert und die Spalteneingänge erfaßt. Wenn eine Taste
gedrückt ist, ermittelt der Controller, ob sie erneut gedrückt wurde oder ob die Taste nur unten
gehalten wird. Wenn sie erneut gedrückt wurde, erzeugt der Controller den richtigen
Scancode und unterbricht den Prozessor über einen Interrupt Request
(Unterbrechungsanforderung) IRQ 1. Der Controller setzt dann die Abtastung aus, bis der Interrupt gelöscht wird,
indem eine 1 gefolgt von einer 0 auf das Bit 7 des Ports 0061 h geschrieben wird. Scancodes
werden bei dem Port 0060 h gelesen. Die Tabelle 1 listet die Scancodes auf, die für jede Taste
in der 11 · 7 Matrix zurückgegeben werden. Wenn keine Taste gedrückt ist, tastet der
Controller die Tastatur fortlaufend ab, bis eine Taste erfaßt wird. Wenn die zuletzt gedrückte
Taste während ausreichend langer Zeit unten gehalten wird, wiederholt der Controller die
Unterbrechung des Prozessors. Tastatur-Wiederholzeiten werden in zwei Klassifikationen
aufgeteilt: die Zeit vor der ersten wiederholten Unterbrechung und die Zeit für nachfolgende
wiederholte Unterbrechungen. Wiederholzeiten können programmiert werden, indem auf die
Bits 4 bis 7 des Ports F6E0h geschrieben wird. Tabelle 2 zeigt die entsprechenden
Wiederholzeiten für verschiedene Werte, die bei dem Port F6E0h eingegeben wurden.
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Der Tastaturcontroller läuft mit einem Takt von 32,768 KHz, wobei jede Zeile etwa 256 mal
pro Sekunde abgetastet wird. Die Tastaturabtastung kann angehalten werden, indem eine 1
auf das Bit 6 des Ports 0061 h geschrieben wird. Das Zurückschreiben einer 0 auf das Bit 6 des
Ports 0061 h läßt den Controller die Abtastung dort wieder aufnehmen, wo sie unterbrochen
wurde.
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Der Tastaturcontroller modifiziert die Scancodes bestimmter Tasten abhängig von dem Pegel
an dem PQKEYN-Eingang. Dieser Eingang, der geerdet wird, wenn seine zugehörige Taste
gedrückt wird, bewirkt, daß bestimmte Tasten einen alternativen Scancode zurückgeben. Die
Tabelle 1 listet die Scancodes dieser Tasten auf, die von dem PQKEYN-Eingang betroffen
sind. Tabelle 2 listet die Tastatur-Wiederholgeschwindigkeiten auf.
Tabelle 1 Tastatur-Scancodes (HEX)
Tabelle 2 Tastatur-Wiederholgeschwindigkeiten
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Der PERIPHERIE-ASIC umfaßt einen MDA- und CGA-kompatiblen Anzeigecontroller. Er
erzeugt alle benötigten Signale, sowie Auffrischdaten, um eine LCD (Flüssigkristallanzeige)
von 640 · 200 Pixeln anzusteuern. Der Anzeigecontroller in dem Peripherie-ASIC kann
gesperrt werden, um einen externen Controller zuzulassen, indem eine 1 auf das Bit 1 des Ports
F6E1h geschrieben wird. Der Anzeigecontroller des PERIPHERIE-ASIC wird beim
Zurücksetzen wieder aktiviert.
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Der Anzeigecontroller des PERIPHERIE-ASIC kann entweder als MDA- oder als CGA-
Videoadapter reagieren. Das Schreiben einer 0/1 auf den Port F6E1 wählt die MDA/CGA-
Kompatibilität. Der Anzeigecontroller ist beim Zurücksetzen im MDA-Modus.
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Das PERIPHERIE-ASIC weist viele Merkmale zum Verwalten der Leistungsaufnahme auf,
einschließlich der Fähigkeit, Teile der Maschine herunterzufahren und zu disabeln und Takte
zu stoppen. Dies umfaßt die Fähigkeit, zu ermitteln, wann Merkmale disabelt werden sollen.
Hierfür werden vier spezielle NMIs erzeugt. Der erste NMI unterbricht den Prozessor, wenn
Zeitgeber-Unterbrechungsanforderungen, IRQ0, aufgetreten sind. Dadurch kann das BIOS
Ereignisse zeitlich steuern, selbst wenn der normale Zeitgeberinterruptvektor
verlorengegangen ist. Der zweite NMI wird bei Tastatur-Unterbrechungsanforderungen, IRQ1, erzeugt.
Diese werden zum Überwachen von Tastatureingaben und zum Unterstützen von speziellen
Funktionstasten, die von der Hardware nicht unterstützt werden, verwendet. Der dritte NMI
ist eine Unterbrechung beim Lesen der Speicheradresse 00058h. Dies ist eine Anzeige, daß
der INT16h-Soflwareinterrupt aufgerufen wurde. Dieser wird dazu verwendet zu ermitteln, ob
das System leerläuft. Wenn die Software ermittelt hat, daß die Maschine leerläuft, kann sie
bestimmte Rechnerfunktionen, die spezielle Eingabe/Ausgabe-Ports verwenden, disabeln,
wodurch die Leistungsaufnahme verringert wird. Der letzte und mächtigste NMI ist die
Ein/Aus-Tasteneingabe. Er kommt von einer Taste der Tastatur, die das BIOS darüber
benachrichtigt, daß der Benutzer das System ausschalten möchte. Niederleistungstechniken, die
dieses Merkmal verwenden, sind in der US-Anmeldung Nr. 07/373,440 (US-A-5 428 790)
mit dem Titel "COMPUTER POWER MANAGEMENT SYSTEM" derselben Anmelderin,
Erfinder: Leroy D. Harper, (Aktenzeichen des Anwalts M-924) beschrieben.
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Der Prozessortakt kann durch Schreiben einer 0 gefolgt von einer 1 auf das Bit 6 des Ports
F6ECh disabelt werden. Der Takt hält in der Mitte des letzten Ein/Ausgabe-Schreibzyklus auf
niedrigem Zustand an und bleibt niedrig, bis eine Unterbrechung ihn aufweckt. Ein IRQ0,
IRQ1, IRQ4 oder NMI kann das System aufwecken, wenn es enabelt ist. Jeder NMI weist ein
Maskenbit in einem Spezialregister auf, und die IRQ5 haben getrennte Takt-Maskenbits, die
sie so maskieren können, daß sie den Prozessor nicht aufwecken, die jedoch nicht verhindern,
daß die Unterbrechungsanforderungsleitung aktiv wird. Der UART-Takt kann gestoppt
werden, indem eine 1 auf das Bit 7 des Ports F6ECh geschrieben wird. Die Ladungspumpe der
RS-232-kompatiblen Treiber kann disabelt werden, indem eine 1 auf das Bit 5 des Ports
F6ECh geschrieben wird. Die LCD-Anzeige kann abgeschaltet werden, indem eine 1 auf das
Bit 3 des Ports F6ECh geschrieben wird. Dies stoppt auch den Anzeigetakt, das Auffrischen,
den Kontrast und alle zugehörigen Signale. Schließlich kann die Versorgungsspannung auf S
Volt eingestellt werden, indem eine 0 auf das Bit 2 des Ports F6ECh geschrieben wird. Dieser
Ausgang wird hochohmig, wenn eine 1 auf das Bit 4 des Ports F6ECh geschrieben wird,
wodurch die Stromversorgung in den automatischen Modus geht. In diesem Modus wird die
Versorgungsspannung abhängig von der Stromaufnahme eingestellt.
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Das Computersystem umfaßt auch eine zweite Gruppe von Symbolen, z. B. 516, 518, 520,
524, die in Fig. 9 auf einen Rand der Tastatur 118 gedruckt dargestellt sind. Diese Symbole
516, 518, 520, 524 beschreiben die Funktionen einer angrenzenden Reihe aus Funktionstasten
der Tastatur (nicht gezeigt). Bei einer Ausführungsform sind vier Symbole in vier
verschiedenen Farben neben jeder Funktionstaste vorgesehen. Tasten für "Shift", "Alt", "Strg" und eine
spezielle Logotaste (nicht gezeigt) sind entsprechend gefärbt, um anzuzeigen, daß das
gleichzeitige Drücken der "Shift"-, "Alt"-, "Strg"- oder der speziellen Logotaste mit der
angrenzenden Funktionstaste die Funktion erzeugt, die in dieser Farbe durch das Symbol 502, 504 etc.
neben der Funktionstaste aufgezeichnet ist.
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Die obige Beschreibung der Erfindung dient der Erläuterung, nicht ihrer Begrenzung. Weitere
Ausführungsformen ergeben sich im Lichte der Erfindung gemäß den Ansprüchen.