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Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte
Schaltung mit einer Standardzelle, einer Anwendungszelle und
einer Testzelle, wobei letztere insbesondere die Signale
zwischen den beiden erstgenannten Zellen überwachen soll.
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Die derzeit üblichen elektronischen Vorrichtungen,
insbesondere zur Verarbeitung von digitalen Signalen,
enthalten oft ein programmierbares Organ wie einen
Mikroprozessor mit einem Programmspeicher, sowie eine
Anwendungsschaltung, die periphere Schaltungen des programmierbaren Organs
und für die von diesen Vorrichtungen zu erfüllenden Aufgaben
spezifische logische Schaltungen zusammenfaßt. Sie liegen
oft auf einer Druckschaltungskarte, auf der das programmier
bare Organ und sein Speicher zwei Standardbauelemente sind,
während die Anwendungsschaltung im allgemeinen ein
spezifischer Anwendungs-IC ist. Alle Verbindungen zwischen diesen
drei Bauelementen liegen daher auf der Karte, und eine
Testoder Emulationseinrichtung hat Zugang zu diesen
Verbindungen, um die verschiedenen Test- und Abstimmungsphasen
durchzuführen, die bei der Entwicklung solcher Vorrichtungen
auftreten.
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Die technologische Entwicklung der Mikroelektronik
bietet die Möglichkeit, die verschiedenen Elemente, die
vorher auf einer solchen Karte angeordnet waren, in ein
gemeinsames Bauelement zu integrieren. Das programmierbare
Organ ist meist eine Standardzelle, die vom Hersteller eines
solchen Bauelements definiert ist, während die
Anwendungsschaltung vom Hersteller des Bauelements spezifiziert wird.
Der Programmspeicher, der oft auch eine Standarduntereinheit
ist, wird hier willkürlich mit der Anwendungsschaltung
kombiniert und bildet nun die Anwendungszelle. In dieser
Ausführungsform ist die Anzahl der zugänglichen Anschlüsse
der Vorrichtung, d.h. der Außenkontakte des Bauelements, im
Vergleich zu einer Realisierung auf einer
Druckschaltungskarte
verringert, da die meisten Verkehrsverbindungen
zwischen der Standardzelle und der Anwendungszelle nicht an
Außenkontakte führen.
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Man möchte nämlich die Anzahl der Außenkontakte nicht
deutlich erhöhen, da dadurch die Abmessungen des Bauelements
und seine Kosten erhöht werden. Es kann sogar vorkommen, daß
die Technologie dies verbietet. Daher können die Tests und
die Emulation des Bauelements nicht gemäß der bekannten
Methode durchgeführt werden. Die aufeinanderfolgenden
Verfahrensschritte der Entwicklung der Anwendungszelle, der
Entwicklung der Software für den Programmspeicher, des Tests
dieser Software und schließlich des Tests der ganzen
Vorrichtung können nicht mehr voneinander getrennt werden.
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Es ist möglich, mit Hilfe eines von einem Rechner
unterstützten Entwurfswerkzeugs die Wechselwirkung der
Standardzelle und der Anwendungszelle zu simulieren. Dadurch
kann man im wesentlichen den Betrieb der
Nachrichtenverbindungen zwischen diesen Zellen überprüfen. Derartige
Simulierungen erfordern jedoch eine lange Zeit und sind
teuer wegen der Rechenleistung für die Simulationswerkzeuge.
Die Zeit für die Entwicklung und Überprüfung des Bauelements
läßt sich nicht mit den Bedürfnissen einer industriellen
Fertigung vereinbaren.
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Es ist auch möglich, bei manchen Herstellern einen
Satz von Bauelementen zu bekommen, in dem das
programmierbare Organ und die Anwendungszelle diskrete Elemente sind.
In der Testphase wird die Vorrichtung daher in Form eines
Modells realisiert, dessen Verbindungen zwischen den beiden
Elementen zugänglich sind und das ähnlich behandelt werden
kann wie die elektronischen Druckschaltungskarten. In diesem
Fall kommen die Kosten für die Entwicklung des Modells zu
den Kosten des vollständig integrierten Bauelements.
Außerdem sind die Betriebseigenschaften der Vorrichtung in Form
des Modells, insbesondere hinsichtlich der
Arbeitsgeschwindigkeit, deutlich schlechter als die derselben Vorrichtung
in Form einer integrierten Schaltung. Es ist also unmöglich,
diese Schaltung insgesamt im Modell zu reproduzieren. Das
Problem der Geschwindigkeitsbegrenzung wird besonders
deutlich, wenn das programmierbare Organ ein Signalprozessor
ist.
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Außerdem ist eine Technik des Tests und der Emulation
unter dem englischen Begriff "Boundary Scan" bekannt, die
insbesondere in der IEEE-Norm 1149.1 beschrieben ist (IEEE
Institute of Electrical and Electronics Engineers). Diese
Technik ist auf ein vollständig als IC realisiertes
Bauelement anwendbar. Gemäß dieser Technik liegt eine Testzelle
zwischen der Standardzelle und der Anwendungszelle. Sie
enthält für jede Nachrichtenverbindung eine Abfrageeinheit
mit einem Elementarspeicher, wobei diese Elementarspeicher
so verbunden sind, daß sie ein Schieberegister bilden, das
an Außenkontakte des Bauelements angeschlossen ist. So ist
es möglich, durch Hinzufügung einer beschränkten Anzahl von
Zugangskontakten die Nachrichtensignale zu registrieren und
zu verändern, die auf den Nachrichtenverbindungen übertragen
werden. Diese Technik erlaubt es, die Anwendungszelle zu
testen. Sie besitzt jedoch den Nachteil, daß sie die
Nachrichtenverbindung während des Umlaufs der gespeicherten
Informationen im Schieberegister aufgrund der Verbindungen
zwischen diesen Elementen stört.
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Bei der Test- und Emulationsprozedur ist es außerdem
notwendig, die Testzelle aufgrund eines bestimmten Zustands
der verschiedenen Zugangssignale zur Standardzelle steuern
zu können.
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So hat die amerikanische Gesellschaft Motorola für
den Signalprozessor DSP 96000 eine Emulationstechnik
definiert, die im englischen "On chip emulation" heißt. Gemäß
dieser Technik wird der Signalprozessor, der eine
Standardzelle ist, durch eine serielle Schnittstelle ergänzt, die
die Ausführung nach einem Haltepunkt wieder starten kann und
einen Befehl mit Hilfe einer Gruppe von an die Busleitungen
dieser Zelle angeschlossenen Registern und
Adressenkomparatoren laden kann, die solche Haltepunkte erzeugen soll. Es
ist vorgesehen, den Zustand dieser Busleitungen über die
serielle Schnittstelle erneut zu lesen. Diese Lösung
betrifft nicht den Fall einer Schaltung, die auch eine
Anwendungszelle enthält, sondern nur den Fall, daß die
Standardzelle ein offener Prozessor ist, d.h. ein Prozessor, dessen
Befehlsbus zugänglich ist, oder daß der Programmspeicher ein
überschreibbarer RAM-Speicher ist. Diese Lösung erlaubt auch
nicht ein erneutes Lesen der auf den Busleitungen
vorliegenden Informationen unabhängig vom Betrieb der Standardzelle.
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Aus der Patentanmeldung EP-A-0 358 376 ist eine
Testzelle mit einem Schieberegister bekannt, in dem die
gespeicherten Informationen umlaufen können, ohne die
Nachrichtenverbindungen zu stören. Diese Testzelle kann auch
abhängig vom Zustand der Zugangssignale zur Standardzelle
gesteuert werden.
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Wenn jedoch die integrierte Schaltung durch den
Hersteller geliefert wurde, kann es vorkommen, daß ein
Fehler im Programmspeicher, der meist ein Festspeicher vom
Typ ROM ist, verblieben ist. Dieser Fehler kann daher im
Speicher nicht mehr korrigiert werden. Um diesen Mangel zu
beheben, schlagen manche Hersteller vor, der Schaltung einen
zusätzlichen überschreibbaren Speicher z.B. vom Typ EPROM
oder EEPROM hinzuzufügen. Dieser zusätzliche Speicher
verwendet eine besondere Technologie, die eine Begrenzung der
Betriebseigenschaften der Schaltung hinsichtlich der
Verarbeitungsgeschwindigkeit zur Folge haben kann und die nicht
unbedingt mit der für die übrige Schaltung verwendeten
Technologie kompatibel ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
integrierte Schaltung mit einer Standardzelle, einer
Anwendungszelle und einer Testzelle vorzuschlagen, bei der es
möglich ist, einen Fehler des Programmspeichers zu
korrigieren, ohne die Betriebseigenschaften zu verschlechtern, und
zwar mit Hilfe einer Technik, die mit der Herstellung dieser
integrierten Schaltung kompatibel ist.
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Ziel der Erfindung ist es also, die Mittel anzugeben,
die der integrierten Schaltung mit einer Standardzelle und
einer Anwendungszelle hinzugefügt werden müssen, um deren
Test und Emulation unter den gleichen Bedingungen zu
erlauben, als wenn diese Schaltung in Form von diskreten
Bauelementen auf einer Druckschaltungskarte vorläge.
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Die erfindungsgemäße integrierte Schaltung enthält
eine Standardzelle, eine Anwendungszelle und eine Testzelle,
insbesondere um den Wert von Nachrichtensignalen, die
zwischen der Standardzelle und der Anwendungszelle übertragen
werden, zu registrieren oder von außerhalb der integrierten
Schaltung zu verändern, wobei die Standardzelle Befehle
ausführt, die auf einem Befehlsbus von einem in der
Anwendungszelle liegenden Programmspeicher aufgrund einer
Befehlsadresse geliefert werden, die über einen
Befehlsadressenbus übermittelt wird, wobei die Leiter dieser
Busleitungen die Nachrichtenverbindungen bilden und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Testzelle Ableitungsmittel aufweist,
um mindestens einen fehlerhaften Befehl im Programmspeicher
durch einen Ersatzbefehl zu ersetzen, der vorher in der
integrierten Schaltung aufgrund eines bestimmten Zustands
zumindest einiger der Nachrichtenverbindungen gespeichert
wurde.
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Vorzugsweise enthält die integrierte Schaltung eine
Standardzelle, eine Anwendungszelle und eine Testzelle,
wobei die Testzelle für jede der Nachrichtenverbindungen
eine Abfrageeinheit mit einem Elementarspeicher enthält, die
zumindest in gewissen Augenblicken an diese Verbindungen
angeschlossen ist, wobei die Elementarspeicher miteinander
verbunden ein Schieberegister bilden und die Testzelle
weiter ein zweites Schieberegister mit mindestens einem
ersten Steuerregister aufweist, dessen Ausgänge je an einen
Leiter einer ersten Steuerbusleitung angeschlossen sind. Die
integrierte Schaltung weist dann einen Vergleichsmodul auf,
an den einerseits der Steuerbus und andererseits zumindest
einige der Nachrichtenverbindungen angeschlossen sind, um
ein Koinzidenzsignal im Fall der Identität der dem Modul
gelieferten Signale zu erzeugen.
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Außerdem enthält die Standardzelle in der
integrierten Schaltung mit einer Standardzelle, einer Anwendungszelle
und einer Testzelle, wobei die Standardzelle auf ein
Betriebsmodussignal anspricht, eine Umleitungsschaltung, die
ein Umleitungssignal für einen bestimmten Zustand des
Betriebsmodussignals erzeugt, wenn das Koinzidenzsignal
vorliegt.
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In einer ersten Ausführungsform der integrierten
Schaltung mit einer Standardzelle, einer Anwendungszelle und
einer Testzelle enthalten die Ableitungsmittel einen
Ersatzspeicher, dessen letzter ausführbarer Befehl eine Rückkehr
zum Programmspeicher ist, und einen Umleitungsmultiplexer,
dessen Ausgang anstelle der Befehlsbusleitung in der
Standardzelle angeschlossen ist, dessen erster Eingang, der vom
Umleitungssignal ausgewählt wird, einen Abzweigungsbefehl in
Richtung zum Ersatzspeicher empfängt und dessen zweiter
Eingang, der bei Abwesenheit des Umleitungssignals
ausgewählt wird, mit dem Befehlsbus verbunden ist.
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Gemäß einer ersten Variante der integrierten
Schaltung mit einer Standardzelle, einer Anwendungszelle und
einer Testzelle hat der Befehlsadressenbus über eine
Dekodierschaltung Zugang zum Ersatzspeicher, wobei das Lesen und
das Schreiben über die dem Befehlsbus zugeordneten
Abfrageeinheiten des ersten Schieberegisters erfolgen.
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Gemäß einer zweiten Variante der integrierten
Schaltung mit einer Standardzelle, einer Anwendungszelle und
einer Testzelle hat die Standardzelle zum Ersatzspeicher
unmittelbar Zugang, wobei das Lesen und das Schreiben durch
zwei neue Zustände des Betriebsmodussignals gesteuert
werden.
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In einer zweiten Ausführungsform der integrierten
Schaltung mit einer Standardzelle, einer Anwendungszelle und
einer Testzelle enthalten die Abfrageeinheiten, die dem
Befehlsbus zugeordnet sind, dessen Nachrichtenverbindungen
je aus einem Eingangskanal und einem Ausgangskanal bestehen,
je einen ersten Multiplexer, dessen erster Eingang an den
Eingangskanal, dessen Ausgang an den Ausgangskanal
angeschlossen ist und dessen Steuereingang das Umleitungssignal
empfängt, und einen zweiten Multiplexer, dessen zweiter
Eingang an den Eingangskanal und dessen Ausgang an den
Eingang eines Elementarspeichers angeschlossen ist, wobei
dieser Elementarspeicher mit seinem Ausgang an den zweiten
Eingang des ersten Multiplexers angeschlossen ist und das
erste Schieberegister die Folge der je an den ersten Eingang
des zweiten Multiplexers der nächstfolgenden Abfrageeinheit
angeschlossenen Elementarspeicher enthält, wobei die
Ausgangssignale der Elementarspeicher, die vorher mit Hilfe des
ersten Schieberegisters geladen wurden, den Ersatzbefehl
bilden und den fehlerhaften Befehl ersetzen, wenn das
Umleitungssignal auftritt.
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Außerdem enthält in der integrierten Schaltung mit
einer Standardzelle, einer Anwendungszelle und einer
Testzelle die Abfrageeinheit eine Speicherschaltung, deren
Dateneingang an den Ausgang des Elementarspeichers ange
schlossen ist und deren Synchronisationseingang ein
Auslösesignal empfängt, während der zweite Eingang des ersten
Multiplexers nicht mehr an den Ausgang des
Elementarspeichers, sondern an den Ausgang der Speicherschaltung
angeschlossen ist.
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Die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der
Erfindung werden nun anhand eines nicht beschränkend zu
verstehenden Ausführungsbeispiels und der beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert.
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Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild der integrierten
Schaltung gemäß der Erfindung.
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Figur 2 zeigt diese Schaltung, in der die Testzelle
genauer ausgeführt ist.
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Figur 3 zeigt einen Abfragemodul dieser Testzelle.
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Figur 4 zeigt eine erste Ausführungsform einer
Abfrageeinheit in einem Abfragemodul.
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Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer
Abfrageeinheit in einem Abfragemodul.
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Figur 6 zeigt eine dritte Ausführungsform einer
Abfrageeinheit in einem Abfragemodul.
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Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild der
erfindungsgemäße integrierten Schaltung, deren Testzelle zusätzliche
Merkmale aufweist.
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Figur 8 zeigt die Register dieser Testzelle.
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Figur 9 zeigt eine bekannte Standardzelle.
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Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäß veränderte
Standardzelle.
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Figur 11 zeigt eine erfindungsgemäße Variante der
Standardzelle.
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Figur 12 zeigt ein Detail der erfindungsgemäßen
integrierten Schaltung.
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Elemente, die in mehreren Figuren auftauchen, tragen
das gleiche Bezugszeichen.
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Vor der Beschreibung der eigentlichen Erfindung wird
die Struktur der verschiedenen bekannten Elemente der
integrierten Schaltung erläutert, um die Erfindung besser
verstehen zu können.
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Die integrierte Schaltung 1, die schematisch in Figur
1 gezeigt ist, enthält im wesentlichen eine Anwendungszelle
2, eine Testzelle 3 und eine Standardzelle 4, wobei letztere
insbesondere programmierbar ist und einen Mikroprozessor,
einen Signalprozessor oder eine noch weiter entwickelte
Schaltung besitzt, die üblicherweise als Mikrokontrollorgan
bezeichnet wird. Die Testzelle 3 liegt zwischen den beiden
anderen Zellen und kontrolliert die verschiedenen zwischen
ihnen ausgetauschten Signale. Die beiden letztgenannten
Zellen empfangen ein gleiches Taktsignal Ck.
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Die Anwendungszelle 2 ist über einen Anschluß 21 mit
dem Umfeld des Bauelements 1 verbunden. Dieser Anschluß
bildet die Gruppe der Eingänge und Ausgänge dieser Zelle
bezüglich der Vorrichtung, in der das Bauelement enthalten
ist. Diese Zugänge entsprechen also Außenkontakten. Die
Zelle ist auch an die Testzelle 3 über eine erste
Nachrichtenaustauschverbindung L1 angeschlossen, die ohne die
Erfindung unmittelbar zur Standardzelle 2 führen würde. Diese
erste Nachrichtenaustauschverbindung bildet also eine Gruppe
von Verbindungen zwischen der Standardzelle und der
Anwendungszelle, die überwacht werden müssen. Es kann sich
insbesondere um einen Kontrollbus, um Schreib- oder
Leseverbindungen, Synchronisationsanschlüsse,
Unterbrechungsanschlüsse usw. handeln.
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Die Standardzelle 4 ist an die Testzelle 3 über eine
zweite Nachrichtenaustauschverbindung L2 angeschlossen, die
ohne die Erfindung mit der ersten
Nachrichtenaustauschverbindung L1 eine gemeinsame Verbindung bilden würde.
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Die Testzelle 3 empfängt Steuersignale und
Veränderungsinformationen über eine Testverbindung 31 und liefert
Informationen über den Zustand der auf den
Nachrichtenaustauschverbindungen verlaufenden Nachrichtensignalen an eine
Beobachtungsverbindung 32. Im normalen Betriebsmodus der
integrierten Schaltung 1 stellt die Testzelle den Anschluß
zwischen diesem Austauschverbindungen her und hat die
Möglichkeit, die Nachrichtensignale zu registrieren, ohne sie
zu verändern. Der Ablauf ist so, als existiere es die
Testzelle für die Standardzelle und für die Anwendungszelle
nicht. Im Testmodus oder Emulationsmodus der integrierten
Schaltung hat die Testzelle die Möglichkeit, Daten, die sie
auf der Testverbindung 31 empfängt, in eine der beiden
Nachrichtenaustauschverbindungen L1, L2 einzuspeisen.
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Nun wird die Testzelle 3 genauer anhand der Figur 2
beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel gehört der
Programmspeicher der Standardzelle 4 zur Anwendungszelle 2 und
liefert den Befehl, der an der durch eine Befehlsadresse
identifizierten Stelle liegt.
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Die beiden Nachrichtenaustauschverbindungen L1 und
L2, die die Nachrichtensignale übertragen, bestehen aus
mehreren Nachrichtenbusleitungen.
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Abfragemoduln verbinden einen Bus der ersten
Nachrichtenaustauschverbindung L1 mit dem entsprechenden Bus der
zweiten Nachrichtenaustauschverbindung L2. Die verschiedenen
Abfragemoduln und die verschiedenen Nachrichtenbusleitungen
sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Mit Ausnahme der Datenbusleitungen 3D2, 3D4, die in
beiden Richtungen wirksam sind, sind alle anderen
Busleitungen nur in einer Richtung wirksam.
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Die Abfragemoduln enthalten für jeden Leiter der
Busleitung, der sie zugeordnet sind, einen
Elementarspeicher. Diese Elementarspeicher sind in Form eines
Schieberegisters angeordnet, dessen Eingang ein Ersatzsignal 39 über
die Testverbindung 31 empfängt und dessen Ausgang an die
Beobachtungsverbindung 32 angeschlossen ist. Die
Abfragemoduln empfangen außerdem ein Synchronisationssignal 34, das
auch auf der Testverbindung 31 übertragen wird.
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Die Verbindungen zwischen den verschiedenen
Abfragemoduln, die ein Schieberegister ergeben, nämlich die
Verbindungen 3AB, 3BC, 3CD, 3DE, 3EF, sind mit drei Zeichen
identifiziert, wobei das erste Zeichen die Ziffer 3 ist, das
zweite ein Bezugsbuchstabe für den vorliegenden Abfragemodul
und das dritte ein Bezugsbuchstabe für den nachfolgenden
Abfragemodul.
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Für jeden Impuls des Synchronisationssignals 34
schreiten alle im Schieberegister gespeicherten Daten um ein
Bit weiter und ein neues Bit wird vom Ersatzsignal an den
Eingang geliefert, während das austretende Bit auf die
Beobachtungsverbindung 32 gelangt.
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Die Abfragemoduln, deren Struktur später erläutert
wird, werden nun hinsichtlich ihrer Funktionen beschrieben.
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Der erste Abfragemodul 3A gibt eine Befehlsadresse
vor, indem in den Befehlsadressenbus 3A2 der ersten
Austauschverbindung L1 die in den Elementarspeichern dieses
Moduls enthaltenen Daten übertragen werden. Außerdem kann
dieser Modul in den gleichen Speichern die Befehlsadresse
registrieren, die von der Standardzelle 4 über den
entsprechenden Befehlsadressenbus 3A4 geliefert wird.
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Der zweite Abfragemodul 3B gibt eine Befehl vor,
indem in dem Befehlsbus 3B4 der zweiten Austauschverbindung
L2 die in seinen Elementarspeichern enthaltenen Daten
eingespeist werden. Dieser Modul kann auch in den gleichen
Speichern den Befehl speichern, der von der Anwendungszelle 2
über den entsprechenden Befehlsbus 3B2 geliefert wird.
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Der dritte Abfragemodul 3C gibt ein Kontrolisignal
vor, indem in den Kontrolleingangsbus 3C4 der zweiten
Austauschverbindung L2 die in den Elementarspeichern dieses
Moduls enthaltenen Daten eingespeist werden. Er kann auch in
den gleichen Speichern die Kontrollsignale speichern, die
von der Anwendungszelle 2 über den entsprechenden
Kontrolleingangsbus 3C2 geliefert werden. Die Kontrollsignale können
beispielsweise Unterbrechungen, Angaben, Busanfragen oder
Nullsetzungen sein.
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Der vierte Abfragemodul 3D, der den in beiden
Richtungen wirksamen Datenbusleitungen 3D2 und 3D4 zugeordnet
ist, gibt die Daten auf jeder dieser Busleitungen mit Hilfe
seiner Elementarspeicher vor bzw. kann diese Daten
speichern.
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Der fünfte Abfragemodul 3E gibt ein Kontrollsignal
vor, indem in den Kontrollausgangsbus 3E2 der ersten
Austauschverbindung L1 die in den Elementarspeichern dieses
Moduls gespeicherten Daten eingespeist werden. Er kann auch
in denselben Speichern die von der Standardzelle auf dem
entsprechenden Kontrollausgangsbus 3E4 erzeugten
Kontrollsignale speichern. Die Kontrollsignale können beispielsweise
Schreibsignale, Lesesignale, Aktivierungssignale für andere
Busleitungen usw. sein.
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Der sechste Abfragemodul 3F gibt eine Datenadresse
vor, indem in den Datenadressenbus 3F2 der ersten
Austauschverbindung L1 die in den Elementarspeichern dieses Moduls
enthaltenen Informationen eingespeist werden. Er kann auch
in denselben Speichern die Datenadresse speichern, die von
der Standardzelle 4 auf dem entsprechenden Datenadressenbus
3F4 erzeugt wird.
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Diese sechs Abfragemoduln sind so ausgebildet, daß
die Weitergabe der Informationen im Schieberegister ohne
irgendeine Veränderung der auf den verschiedenen
Busleitungen vorliegenden Signale erfolgt, was genauer aus der
nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.
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Der erste Abfragemodul 3A wird nun genauer anhand von
Figur 3 erläutert. Die beiden Befehlsadressenbusleitungen
3A2, 3A4 der beiden Austauschverbindungen L1 und L2
enthalten je acht Leiter, deren Bezugszeichen dem der zugehörigen
Busleitung gleicht und einen Index trägt, der eine Ziffer
zwischen 1 und 8 ist, also 3A4&sub1; bis 3A4&sub8; und 3A2&sub1; bis 3A2&sub8;.
Dieser Abfragemodul 3A enthält für jedes Paar von Leitern
mit gleichen Indices eine Abfrageeinheit. Die acht
Abfrageeinheiten
werden durch ein Bezugszeichen identifiziert,
das sich aus dem Buchstaben A und einer nachfolgenden Ziffer
entsprechend dem Index der Busleiter zusammensetzt, denen
sie zugeordnet sind. Jede Abfrageeinheit empfängt das
Synchronisationssignal 34. Die erste Einheit A1 empfängt das
Ersatzsignal 39 und erzeugt für die zweite Einheit ein
erstes Transfersignal A12. Die zweite Einheit A2 erzeugt für
die dritte ein zweites Transfersignal A23 usw. bis zur
achten Einheit, die ein siebtes Transfersignal A78 empfängt
und an einen zweiten Abfragemodul 3B über die erste
Zirkulationsverbindung 3AB angeschlossen ist.
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Die erste Abfrageeinheit A1 ist in Figur 4 in einer
besonderen Ausführungsform dargestellt, die nicht als eine
Beschränkung der Erfindung interpretiert werden sollte. Sie
enthält einen ersten Multiplexer M1, dessen Eingang 0 an
einen Eingangskanal dieser Einheit angeschlossen ist, der
vom ersten Leiter 3A4&sub1; der Befehlsadressenbusleitung 3A4 in
der zweiten Austauschverbindung L2 gebildet wird. Der
Eingang 1 ist mit dem Ausgang einer Speicherschaltung R ver
bunden, während der Steuereingang ein erstes
Selektionssignal 35 über die Testverbindung 31 empfängt und der
Ausgang an einen ersten Leiter 3A2&sub1; der
Befehlsadressenbusleitung 3A2 der ersten Austauschverbindung L1 angeschlossen
ist, die den Ausgangskanal dieser Einheit bildet. Die
Einheit enthält einen zweiten Multiplexer M2, dessen Eingang
das Ersatzsignal 39 empfängt, dessen Eingang 1 an den
Eingang 0 des ersten Multiplexers Ml angeschlossen ist, dessen
Steuereingang ein zweites Selektionssignal 38 empfängt und
dessen Ausgang mit dem Eingang eines Elementarspeichers DFF
verbunden ist. Dieser Elementarspeicher ist beispielsweise
eine bekannte Kippstufe vom Typ D. Er erzeugt ein
Ausgangssignal, das den Wert angibt, den das an den Dateneingang
während der zuletzt vorhergehenden Anstiegsflanke am
Synchronisationseingang angelegte Signal gehabt hatte. Der
Synchronisationseingang empfängt das Synchronisationssignal
34, während der Ausgang dieses Elementarspeichersdas erste
Transfersignal A12 erzeugt. Die Abfrageeinheit enthält
weiter eine Speicherschaltung R, die beispielsweise ein
unter dem englischen Begriff "latch" bekanntes Element ist.
Es überträgt unmittelbar den Eingangspegel an den Ausgang
während der Zeitspanne, in der der Synchronisationseingang
auf niedrigem Pegel ist, während die Speicherschaltung an
ihrem Ausgang den Wert überträgt, den das an den
Dateneingang angelegte Signal bei der letzten vorhergehenden
Anstiegsflanke am Synchronisationseingang hatte und hält
diesen Wert während der Zeitspanne, in der dieser
Synchronisationseingang auf hohem Pegel liegt. An ihrem Dateneingang
empfängt die Schaltung R das erste Transfersignal A12, an
ihrem Synchronisationseingang ein Auslösesignal 37, das auf
der Testverbindung 31 übertragen wird, und ihr Ausgang ist
an den Eingang 1 des ersten Multiplexers Ml angeschlossen,
wie dies bereits erwähnt wurde.
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Das Auslösesignal 37 erlaubt die Reproduktion des
Ausgangs des Elementarspeichers DFF am Ausgang der
Speicherschaltung R.
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Abhängig vom Wert der beiden Selektionssignale 35 und
38 ergeben sich folgende Operationen:
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- Wenn beide Multiplexer M1 und M2 auf ihre Eingänge
0 eingestellt sind, kann der Elementarspeicher DFF, der das
erste Element des Schieberegisters ist, wie nachfolgend klar
wird, das Ersatzsignal 39 auf seinen Ausgang abhängig vom
Synchronisationssignal 34 übertragen. Die ersten Leiter 3A4&sub1;
und 3A2&sub1; sind miteinander verbunden und von der übrigen
Abfrageeinheit isoliert. So ist es möglich, das
Schieberegister fortschreiten zu lassen, ohne den Betrieb der
Standardzelle 4 und der Anwendungszelle 2 zu verändern.
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- Wenn der erste Multiplexer M1 auf seinen Eingang 0
und der zweite Multiplexer M2 auf seinen Eingang 1
eingestellt ist, kann der Elementarspeicher DFF das auf dem
ersten Leiter 3A4&sub1; der Befehlsadressenbusleitung 3A4 in der
zweiten Austauschverbindung L2 vorliegende Signal abhängig
vom Synchronisationssignal 34 speichern. Die ersten Leiter
3A4&sub1; und 3A4&sub2; sind wie im vorhergehenden Fall miteinander
verbunden, und die Speicherung erfolgt somit ohne Störung.
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- Wenn der erste Multiplexer M1 auf seinen Eingang 1
und der zweite Multiplexer M2 auf seinen Eingang 0
eingestellt sind, ist der erste Leiter 3A2&sub1; der
Befehlsadressenbusleitung 3A2 in der zweiten Austauschverbindung mit dem
Ausgang der Speicherschaltung R verbunden. Der
Elementarspeicher DFF kann wie im ersten Fall das Ersatzsignal an den
Ausgang beim Auftreten des Synchronisationssignals 34
übertragen.
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- Wenn beide Multiplexer M1 und M2 auf ihre Eingänge
1 eingestellt sind, ist der erste Leiter 3A2&sub1; der
Befehlsadressenbusleitung 3A2 in der ersten Austauschverbindung L1
mit dem Ausgang der Speicherschaltung R verbunden und der
Elementarspeicher DFF kann das auf dem ersten Leiter 3A4&sub1; der
Befehlsadressenbusleitung 3A4 in der zweiten
Austauschverbindung L2 vorliegende Signal registrieren.
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Es sei bemerkt, daß nur der letztgenannte Fall die
Speicherschaltung R rechtfertigt, da zwei Informationen
gespeichert zur verfügung stehen müssen. In allen anderen
Fällen wird nur eine gespeicherte Information benötigt und
der Elementarspeicher reicht somit aus. Die Erfindung ist
also auch anwendbar, wenn diese Speicherschaltung entfällt,
da dann der Eingang 1 des ersten Multiplexers M1 unmittelbar
an den Ausgang des Elementarspeichers DFF angeschlossen ist.
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Die zweite Abfrageeinheit gleicht der ersten mit
Ausnahme nur einiger Anschlüsse wie folgt:
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- der Eingang 0 und der Ausgang des ersten
Multiplexers sind mit den zweiten Leitern 3A4&sub2; bzw. 3A2&sub2; der
Befehlsadressenbusleitungen 3A4 und 3A2 in der zweiten
Austauschverbindung L2 bzw. der ersten Austauschverbindung L1
verbunden;
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- der Eingang 0 des zweiten Multiplexers empfängt das
erste Transfersignal A12,
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- der Elementarspeicher erzeugt als Ausgangssignal
das zweite Transfersignal A23.
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Der Fachmann ist in der Lage, die obigen Änderungen
zu transponieren, um die Anschlüsse der nachfolgenden
Abfrageeinheiten zu definieren. So unterscheidet sich die n-te
Abfrageeinheit von der ersten nur durch die folgenden Punk-
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- der Eingang 0 und der Ausgang des ersten
Multiplexers sind mit den n-ten Leitern 3A4n bzw. 3A2n der
Befehlsadressenbusleitungen 3A4, 3A2 verbunden;
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- der Eingang 0 des zweiten Multiplexers empfängt
das (n-1)te Transfersignal A(n-1)(n);
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- der Elementarspeicher erzeugt als Ausgangssignal
das n-te Transfersignal A(n)(n+1), abgesehen von der achten
Abfrageeinheit, in der dieses Ausgangssignal in die erste
Zirkulationsverbindung 3AB eingespeist wird.
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Der zweite Abfragemodul 3B gleicht dem ersten 3A
abgesehen davon, daß die Befehlsadressenbusleitungen 3A4,
3A2 der beiden Austauschverbindungen L2 und L1 durch die
Befehlsbusleitungen 3B2, 3B4 der beiden
Austauschverbindungen L1 und L2, das Ersatzsignal 39 durch das an der ersten
Zirkulationsverbindung 3AB vorliegende Signal und diese
erste Zirkulationsverbindung durch die zweite
Zirkulationsverbindung 3BC ausgetauscht wurde.
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Der Fachmann kann leicht diese Veränderungen
umsetzen, um eine vollständige Definition der nachfolgenden
Abfragemoduln zu erhalten, wobei der vierte Modul 3D an in
beiden Richtungen wirksame Busleitungen angeschlossen ist.
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Der sechste Abfragemodul 3F besitzt andererseits die
Besonderheit, daß er an die Beobachtungsverbindung 32 und
nicht an eine Zirkulationsverbindung angeschlossen ist.
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Es sei nun zuerst davon ausgegangen, daß die
Datenbusleitungen 3D2, 3D4 in einer Richtung wirksam sind, was
zur Folge hat, daß der vierte Abfragemodul 3D den anderen
gleicht. In diesem Fall besteht das Schieberegister aus der
Serienschaltung aller Elementarspeicher der Testzelle 3
entlang eines Zirkulationsweges mit Hilfe der
Transfersignale, die innerhalb einer Abfrageeinheit umlaufen, und mit
Hilfe von Zirkulationsverbindungen, die diese Einheiten
verbinden, wenn das zweite Selektionssignal 3B den zweiten
Multiplexer jeder Abfrageeinheit auf den Eingang 0 schaltet.
In diesem Fall ist der Zirkulationsweg elektrisch von jedem
Busleiter der beiden Austauschverbindungen L1 und L2 iso
liert. Dieses Schieberegister wird vom
Synchronisationssignal 34 gesteuert.
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Nun wird der besondere Fall des vierten Abfragemoduls
3D untersucht. Dieser Modul ist an zwei in beiden Richtungen
wirksame Datenbusleitungen 3D2, 3D4 der beiden Austauschver
bindungen L1 und L2 angeschlossen, die je 16 Leiter
enthalten, nämlich 8 Eingangsleiter mit den Bezugszeichen der
zugehörigen Busleitung, gefolgt von einem Buchstaben I und
einem Index, der eine Ziffer zwischen 1 und 8 ist, also 3D21&sub1;
bis 3D2I&sub8; und 3D4I&sub1; bis 3D4I&sub8;, und 8 Ausgangsleiter, die das
gleiche Bezugszeichen wie der zugehörige Bus, gefolgt von
einem Buchstaben 0 und einem Index mit einer Ziffer zwischen
1 und 8 tragen, also 3D2O&sub1; bis 3D2O&sub8; und 3D4O&sub1; bis 3D4O&sub8;. Der
Abfragemodul enthält eine Abfrageeinheit für jede
Vierergruppe von Leitern mit gleichem Index.
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Die erste Abfrageeinheit D1, die den Leitern mit dem
Index 1 zugeordnet und in Figur 5 dargestellt ist, enthält
einen ersten Multiplexer M10, dessen Eingang 0 an einen
ersten Eingangskanal der Einheit, nämlich den ersten
Eingangsleiter 3D4I&sub1; der Datenbusleitung 3D4 in der zweiten
Austauschverbindung L2 angeschlossen ist, dessen Eingang 1
an den Ausgang einer Speicherschaltung RO gleich der oben
beschriebenen angeschlossen ist und dessen Steuereingang das
erste Selektionssignale 35 empfängt, während der Ausgang an
den ersten Eingangsleiter 3D2I&sub1; der Datenbusleitung 3D2 in
der einen zweiten Ausgangskanal dieser Einheit bildenden
ersten Austauschverbindung L1 angeschlossen ist. Diese
Einheit enthält weiter einen zweiten Multiplexer M20, dessen
Eingänge 0 und 2 an die dritte Zirkulationsverbindung 3CD,
dessen Eingang 1 an den Eingang 0 des ersten Multiplexers
MlO und dessen Eingang 3 an einen zweiten Eingangskanal
dieser Einheit, nämlich den Ausgangsleiter 3D2O&sub1; der
Datenbusleitung 3D2 in der ersten Austauschverbindung L1
angeschlossen sind, während die beiden Steuereingänge das zweite
Selektionssignal 38 und ein drittes Selektionssignal 36
empfangen und der Ausgang an den Eingang eines
Elementarspeichers DFF0 gleich dem oben beschriebenen angeschlossen
ist. Weiter enthält diese Einheit einen dritten Multiplexer
M30, dessen Eingang 0 an den Eingang 3 des zweiten
Multiplexers M20, dessen Eingang 1 an den Ausgang der
Speicherschaltung RO angeschlossen ist, dessen Steuereingang das erste
Selektionssignal 35 empfängt und dessen Ausgang mit dem
ersten Ausgangsleiter 3D4O&sub1; der Datenbusleitung 3D4 in der
den ersten Ausgangskanal dieser Einheit bildenden zweiten
Austauschverbindung L2 verbunden ist.
-
Der Elementarspeicher DFF0 dieser Abfrageeinheit D1,
dessen Eingang an den Ausgang des zweiten Multiplexers M20
angeschlossen ist, empfängt das Synchronisationssignal 34 an
seinem Synchronisationseingang und erzeugt am Ausgang ein
erstes Transfersignal D12 für die zweite Abfrageeinheit D2.
-
Die Speicherschaltung R0 der ersten Abfrageeinheit D1
ist mit ihrem Dateneingang an den Ausgang des
Elementarspeichers DFF0 angeschlossen, empfängt über ihren
Synchronisationseingang das Auslösesignal 37 und ist mit ihrem
Ausgang an die Eingänge 1 des ersten bzw. dritten Multiplexers
M10, M30 angeschlossen.
-
Das dritte Selektionssignal 36 kann entweder auf die
Eingangsleiter oder auf die Ausgangsleiter einwirken, indem
entweder die Gruppe von Eingängen 0 und 1 oder die Gruppe
von Eingängen 2 und 3 des zweiten Multiplexers M20
ausgewählt werden. Im ersten Fall wählt das zweite Auswahlsignal
38 den Eingang 0 oder 1 genauso wie für die zweiten
Multiplexer der Abfragemoduln aus, während es im zweiten Fall den
Eingang 2 oder den Eingang 3 auswählt, wenn der Eingang
oder der Eingang 1 für die ersten Multiplexer dieser anderen
Moduln ausgewählt werden.
-
Der dritte Multiplexer M30 hat eine vollkommen
symmetrische Aufgabe gegenüber dem Ausgangsleiter wie der
erste Multiplexer M10 gegenüber dem Eingangsleiter. Daher
wird der Betrieb dieses Multiplexers nicht im einzelnen
erläutert.
-
Da die Elemente einer Abfrageeinheit des vierten
Abfragemoduls 3D, die zu einer Abfrageeinheit eines der
anderen Abfragemoduln hinzugefügt wurden, nun beschrieben
sind, braucht ihr Betrieb nicht mehr im einzelnen erläutert
zu werden, da er dem oben erwähnten Betrieb gleicht.
Außerdem ist auch die obige Bemerkung hinsichtlich
der Speicherschaltung RO hier anwendbar. Ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen, kann man auf diese Schaltung
verzichten, indem die Eingänge 1 des ersten Multiplexers und
des dritten Multiplexers M10 und M30 unmittelbar an den
Ausgang des Elementarspeichers DFFO angeschlossen werden.
-
Die zweite Abfrageeinheit D2 dieses vierten
Abfragemoduls D3 gleicht der ersten D1 mit Ausnahme von einigen
Anschlüssen:
-
- Der Eingang 0 und der Ausgang des ersten
Multiplexers sind an den zweiten Eingangsleiter 3D4I&sub2; der
Datenbusleitung 3D4 in der zweiten Austauschverbindung L2 bzw. an
den zweiten Eingangsleiter 3D2I&sub2; der Datenbusleitung 3D2 in
der ersten Austauschverbindung L1 angeschlossen.
-
- Der Eingang 0 und der Ausgang des dritten
Multiplexers sind an den zweiten Ausgangsleiter 3D2O&sub2; der
Datenbusleitung 3D2 in der ersten Austauschverbindung L1 bzw. an den
zweiten Ausgangsleiter 3D4O&sub2; der Datenbusleitung 3D4 in der
zweiten Austauschverbindung L2 angeschlossen.
-
- Die Eingänge 0 und 2 des zweiten Multiplexers
empfangen das erste Transfersignal D12.
-
- Der Elementarspeicher erzeugt als Ausgangssignal
ein zweites Transfersignal D23.
-
Der Fachmann kann leicht diese oben erwähnten
Veränderungen transponieren, um die Anschlüsse der
nachfolgenden Abfrageeinheiten zu definieren. So unterscheidet sich
die n-te Abfrageeinheit von der ersten durch folgende
Punkte:
-
- Der Eingang 0 und der Ausgang des ersten
Multiplexers sind an den n-ten Eingangsleiter 3D4In der
Datenbusleitung 3D4 in der zweiten Austauschverbindung L2 bzw. an den
n-ten Eingangsleiter 3D2In der Datenbusleitung 3D2 in der
ersten Austauschverbindung L1 angeschlossen.
-
- Der Eingang 0 und der Ausgang des dritten
Multiplexers sind an den n-ten Ausgangsleiter 3D20n der
Datenbusleitung 3D2 in der ersten Austauschverbindung L1 bzw. an den n-
ten Ausgangsleiter 3D40n der Datenbusleitung 3D4 der zweiten
Austauschverbindung L2 angeschlossen.
-
- Die Eingänge 0 und 2 des zweiten Multiplexers
empfangen das (n-1)te Transfersignal D(n-1)n.
-
- Der Elementarspeicher erzeugt als Ausgangssignal
das n-te Transfersignal D(n)(n+1) außer im Fall der achten
Abfrageeinheit, in der dieses Ausgangssignal in die vierte
Zirkulationsverbindung 3DE eingespeist wird.
-
So ergibt sich, daß der Ersatz eines Abfragemoduls
vom in einer Richtung wirksamen Typ, wie z.B. des ersten
Moduls 3A, durch einen Modul, den man als in beiden
Richtungen wirksam qualifizieren kann, wie z.B. den vierten Modul
3D, das Schieberegister überhaupt nicht verändert, das die
auf den Austauschverbindungen L1 und L2 übertragenen Signale
speichern und modifizieren kann.
-
Es mag interessant sein, einen in zwei Richtungen
wirksamen Bus in der ersten Austauschverbindung L1 zu
definieren, während der entsprechende Bus in der zweiten Aus
tauschverbindung in einer Richtung wirksam ist. Dies ist
beispielsweise der Fall für die Befehlsbusleitungen 3B2,
3B4, wenn der Programmspeicher, in dem diese Befehle
enthalten sind, ein überschreibbarer Speicher, insbesondere vom
RAM-Typ ist. Es ist nämlich möglich, in diesem Fall den
Inhalt dieses Speichers mit Hilfe der Testzelle 3 zu
verändern.
-
Ein Beispiel für eine Abfrageeinheit entsprechend
dieser Anwendung ist in Figur 6 gezeigt. Man geht davon aus,
daß es sich um die erste Abfrageeinheit B1 des zweiten
Abfragemoduls 3B handelt. Der Befehlsbus 3B4 der zweiten
Austauschverbindung L2 ist in einer Richtung wirksam,
während der Bus 3B2 der ersten Austauschverbindung L1 in beiden
Richtungen wirksam ist. Die oben verwendeten Begriffe werden
hier wieder verwendet. Diese Abfrageeinheit B1 enthält einen
ersten Multiplexer M11, dessen Eingang 0 an einen
Eingangskanal dieser Einheit angeschlossen ist, nämlich den ersten
Ausgangsleiter 3B20&sub1; der Befehlsbusleitung 3B2 in der ersten
Austauschverbindung, dessen Eingang 1 an den Ausgang einer
Speicherschaltung R1 gleich den oben beschriebenen
Speicherschaltungen angeschlossen ist, dessen Steuereingang das
erste Selektionssignal 35 empfängt und dessen Ausgang mit
dem ersten Leiter 3B4&sub1; der Befehlsbusleitung 3B4 in der
zweiten Austauschverbindung L2 verbunden ist, die ein
Ausgangskanal dieser Einheit ist. Die Einheit enthält einen
zweiten Multiplexer M21, dessen Eingang 0 an die erste
Zirkulationsverbindung 3AB und dessen Eingang 1 an den
Eingang 0 des ersten Multiplexers M11 angeschlossen ist,
während der Steuereingang das zweite Selektionssignal 38
empfängt und der Ausgang an den Dateneingang eines
Elementarspeichers DFF1 gleich den oben beschriebenen
Elementarspeichern angeschlossen ist. Der Elementarspeicher DFF1
empfängt an seinem Synchronisationseingang das
Synchronisationssignal 34 und erzeugt am Ausgang ein erstes
Transfersignal B12. Die Speicherschaltung R1 empfängt an ihrem
Dateneingang dieses erste Transfersignal B12, an ihrem
Synchronisationseingang
das Auslösesignal 37 und ist mit ihrem
Ausgang an den ersten Eingangsleiter 3B2I&sub1; der Befehlsbusleitung
3B2 in der ersten Austauschverbindung L1 angeschlossen, die
ein Hilfskanal für diese Einheit ist.
-
Der Betrieb dieser Abfrageeinheit B1 wird nicht im
einzelnen beschrieben, da er sich ohne weiteres aus dem der
beiden oben erläuterten Einheiten ergibt.
-
Außerdem sind die obigen Bemerkungen hinsichtlich der
Speicherschaltung R1 auch hier anwendbar. Ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen, kann man auf diese Schaltung
verzichten und dafür unmittelbar den Eingang 1 des ersten
Multiplexers M11 und den Eingangsleiter 3B2I&sub1; der
Befehlsbusleitung 3B2 in der ersten Austauschverbindung L1 mit dem
Ausgang des Elementarspeichers DFF1 verbinden.
-
Die verschiedenen erforderlichen Anschlüsse für eine
komplette Realisierung der Testzelle werden hier nicht
erläutert, da der Fachmann ohne weiteres aufgrund der obigen
Erläuterungen hinsichtlich der anderen Typen von
Abfragemoduln diese definieren kann.
-
So ist eine Testzelle 3 definiert, die die
verschiedenen auf den Austauschverbindungen L1 und L2 verlaufenden
Signale mit Hilfe eines Schieberegisters registrieren und
verändern kann, wobei der Umlauf der in diesem Register
gespeicherten Informationen im Einklang mit dem Austausch
von Signalen zwischen der Standardzelle 4 und der
Anwendungszelle 2 erfolgen kann.
-
Es sei außerdem bemerkt, daß man überprüfen kann, ob
die vom Ersatzsignal 39 gelieferten Informationen durch die
verschiedenen Abfragemoduln nicht verändert wurden, indem
man sie auf der Beobachtungsverbindung 32 im Verlauf ihres
Wegs durch das Schieberegister analysiert.
-
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal kann die integrierte
Schaltung 1 auch den Betrieb der Standardzelle 4 ändern,
falls es sich um ein programmierbares Organ wie einen
Mikroprozessor handelt. Diese Unterbrechung erfordert die
Lieferung
einer Haltebedingung und einer Halteadresse an die
Standardzelle 4, was nachfolgend erläutert wird.
-
Die beiden Informationen werden von Steuerregistern
erzeugt, wie dies aus Figur 7 hervorgeht.
-
Die Testzelle 3 enthält hier die folgenden
zusätzlichen Elemente:
-
- ein Haltebedingungsregister 3G, das eingangsseitig
das Ersatzsignal 39 empfängt und ausgangsseitig an eine
Übertragungsverbindung 3GH angeschlossen ist;
-
- ein Halteadressenregister 3H, dessen Eingang an
diese Übertragungsverbindung 3GH und dessen Ausgang an eine
Überwachungsverbindung 30 angeschlossen ist;
-
- einen Taktumschalter 3I, der das
Synchronisationssignal 34 entweder an die verschiedenen Abfragemoduln 3A bis
3F oder an die beiden Register 3G, 3H anlegt, je nachdem, ob
ein Schaltsignal 33, das auf der Testverbindung 31
übertragen wird, sich in einem ersten oder zweiten Zustand
befindet,
-
- einen Ausgangsmultiplexer 3J, der ein
Zertifikationssignal 302 mit dem Wert seines an die
Beobachtungsverbindung 32 angeschlossenen Eingangs oder mit dem Wert seines
an die Überwachungsverbindung 30 angeschlossenen Eingangs
erzeugt, je nachdem, ob das Schaltsignal 33 sich in seinem
ersten oder seinem zweiten Zustand befindet.
-
In diesem Fall ist natürlich das Zertifikationssignal
302 außerhalb der integrierten Schaltung 1 und nicht die
Beobachtungsverbindung 32 verfügbar. Wenn also das
Schaltsignal 33 sich in seinem ersten Zustand befindet, reduziert
sich die Testzelle auf die oben beschriebene, während im
zweiten Zustand des Schaltsignais die Testzelle durch die
Gruppe der beiden Register 3G und 3H gebildet wird.
-
Die beiden Register 3G und 3H sind in einer besonders
einfachen Ausführungsform in Figur 8 dargestellt. Das
Register für die Haltebedingung 3G besteht aus einer Gruppe von
acht Elementarspeichern ME1 bis ME8 der gleichen Art wie
oben beschrieben. Die Ausgänge dieser Speicher sind je an
einen Leiter einer Haltebedingungsbusleitung 3G4
angeschlossen, die mit der Standardzelle 4 verbunden ist. Der
Dateneingang des ersten Elementarspeichers ME1 empfängt das
Ersatzsignal 39, während der Dateneingang jedes der weiteren
Elementarspeicher an den Ausgang des vorhergehenden
Elementarspeichers angeschlossen ist. Die Synchronisationseingänge
dieser Elementarspeicher empfangen alle das
Synchronisationssignal 34.
-
Das Halteadressenregister 3H hat die gleiche Struktur
wie das vorher erwähnte Register. Die Ausgänge dieser
Elementarspeicher ME9 bis ME16 sind je an einen Leiter einer
Halteadressenbusleitung 3H4 angeschlossen, die mit der
Standardzelle 4 verbunden ist. Der Eingang des ersten
Elementarspeichers ME9 ist an den Ausgang des achten
Elementarspeichers ME8 des Haltebedingungsregisters 3G über die
Übertragungsverbindung 3GH angeschlossen. Der Ausgang des
achten Elementarspeichers ME16 dieses Registers ist mit der
Überwachungsverbindung 30 verbunden. Die Synchronisations
eingänge aller dieser Elementarspeicher empfangen auch das
Synchronisationssignal 34.
-
Der Haltebedingungsbus 3G4 und der Halteadressenbus
3H4 sind Steuerbusleitungen.
-
Die Folge der Elementarspeicher dieser beiden Regi
ster definiert ein zweites Schieberegister der gleichen Art,
wie es von den Abfragemoduln gebildet wird. Es arbeitet
genauso und mit den gleichen Steuerungen abwechselnd mit
diesem, je nach dem Zustand des Schaltsignals 33. Dieses
zweite Register kann Informationen an die Standardzelle 4
übermitteln, die in Figur 9 gezeigt ist. Man erkennt weiter,
daß man überprüfen kann, ob die vom Ersatzsignal 39
gelieferten Informationen nicht durch die Register verändert
wurden, indem diese Informationen auf der
Überwachungsverbindung 30 bei ihrem Durchlauf durch das zweite Schieberegi
ster analysiert werden.
-
Diese Standardzelle 4 besteht aus einem
Operationsmodul 4A und einem Befehlsmodul 4B mit einer Folgeschaltung
und einem Befehlsdekoder, wobei diese Struktur unter dem
Namen "Harvard" bekannt ist.
-
Der Befehlsmodul 4B empfängt über den Befehlsbus 3B4
einen Befehl vom Programmspeicher, der an der auf dem
Befehlsadressenbus 3A4 erzeugten Adresse liegt. Außerdem ist
dieser Modul an den Kontrolleingangsbus 3C4 angeschlossen.
Die Folgeschaltung arbeitet synchron mit dem Taktsignal Ck.
Mit Hilfe der Datenadressenbusleitung 3F4 und der
Datenkontrollbusleitung 3E4 ermöglicht diese Folgeschaltung einen
Datenaustausch zwischen einem Datenspeicher, der sich in der
Anwendungszelle 2 befindet, und dem Operationsmodul 4A über
den Datenbus 3D4. Der Befehlsdekoder bildet in jedem Zyklus
ein Steuersignal 4BA des Operationsmoduls, der seinerseits
ein Situationssignal 4AB an die Folgeschaltung sendet.
-
Die Veränderungen, denen die Standardzelle 4
unterworfen wurde, werden nun anhand von Figur 10 erläutert. Der
Operationsmodul 4A dieser Zelle gleicht denen in bekannten
Vorrichtungen, was ein Vorteil für die Erfindung ist.
-
Der Befehlsmodul 4B, der an sich auch bekannt ist,
hat Zugang zum Befehlsadressenbus 3A4, zum Befehlsbus 3B4,
zum Kontrolleingangsbus 3C4, zum Kontrollausgangsbus 3E4 und
zum Datenadressenbus 3F4 und besitzt einen Unterbrechungs
zugang, mit dem sein Betrieb angehalten werden kann. Im
Rahmen der Erfindung ist dieser Modul außerdem in der Lage,
ein Zustandssignal 4BD zu liefern, das eine Information über
den Zustand der Folgeschaltung bietet, sowie ein
Fortschrittszustandssignal 43, das angibt, wie weit der gerade
ausgeführte Befehl schon fortgeschritten ist. Diese
Information ist besonders nützlich, wenn der Befehl mehrere Zyklen
der Folgeschaltung benötigt, was beispielsweise bei
Datentransfers der Fall ist, wenn diese Daten in mehreren Etappen
auf den Datenbus gebracht werden. Der Modul kann auch ein
Betriebsmodulsignal 4CBF empfangen, das seinen Betrieb
bestimmt. Diese Operation ergibt sich ohne weiteres bei der
Spezifizierung der Folgeschaltung und stellt den Fachmann
daher nicht vor besondere Probleme. Daher wird der Betrieb
dieses Moduls in Bezug auf dieses Betriebsmodussignal 4CBF
analysiert, nachdem die anderen Elemente der Standardzelle 4
erläutert worden sind.
-
Diese Standardzelle 4 enthält einen Dekodiermodul 4C,
der ein Signal 42 über den Betriebstyp von außerhalb der
integrierten Schaltung 1 über z.B. vier Drähte empfängt und
es in das Betriebsmodussignal 4CBF umwandelt, damit dieses
sich in dem für den Befehlsmodul 4B richtigen Format
befindet. Dieser Dekodiermodul ist eine einfache Schnittstelle.
-
Die Standardzelle 4 enthält auch einen
Vergleichsmodul 4F, der den Vergleich zwischen aus dem Befehlsmodul 4B
kommenden Signalen und den vom Haltebedingungsregister 3G
und dem Halteadressenregister 3H kommenden Signalen
durchführt und ein Koinzidenzsignal 41 im Fall der Gleichheit für
bestimmte der Zustände des Betriebsmodussignals 4CBF
erzeugt. Dieses Koinzidenzsignal 41 gelangt an den
Unterbrechungszugang des Befehlsmoduls 4B. In dem die Erfindung
nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel enthält dieser
Vergleichsmodul einen ersten Komparator 4D, der das
Zustandssignal 4BD empfängt und es mit dem Zustand der
Haltebedingungsbusleitung 3G4 vergleicht, und einen zweiten
Komparator 4E, der den Vergleich der auf dem
Befehisadressenbus 3A4 und auf dem Halteadressenbus 3H4 vorliegenden
Signale durchführt.
-
Das Betriebsmodussignal 4CBF kann unterschiedliche
Zustände annehmen, von denen die nachfolgend erläuterten
einen bestimmten Betrieb der Standardzelle 4 ergeben:
-
- erster Zustand: Normalbetrieb. Die Standardzelle wird
dabei zu einer bekannten Zelle und ihr Betrieb wird nicht
verändert.
-
- zweiter Zustand: Transfer der auf dem Haltebedingungsbus
3G4 und dem Halteadressenbus 3H4 vorhandenen Daten auf den
Vergleichsmodul 4F.
-
- dritter Zustand: Erzeugung des Koinzidenzsignals 41, wenn
die beiden Komparatoren 4D und 4E eine Identität
festgestellt haben.
-
- vierter Zustand: Erzeugung des Koinzidenzsignals 41 unter
den gleichen Bedingungen und Unterbrechung des Betriebs des
Befehlsmoduls 4B.
-
- fünfter Zustand: Unterbrechung des Betriebs des
Befehlsmoduls 4B mit dem nächsten Befehl nach dem Auftreten dieses
Zustands.
-
- sechster Zustand: Betrieb Schritt für Schritt und
Unterbrechung des Betriebs des Befehlsmoduls 4B nach der
Ausführung jedes Befehls.
-
- siebter Zustand: Ausführung des auf dem Befehlsbus 3B4
vorliegenden Befehls und Unterbrechung des Betriebs des
Befehlsmoduls 4B.
-
- achter Zustand: Rückkehr zum Betrieb des Befehlsmoduls 4B
nach einer durch einen anderen Zustand erzeugten
Unterbrechung.
-
Gemäß einem möglichen Merkmal erzeugt der
vergleichsmodul 4F nicht das Koinzidenzsignal 41, wenn das
Auslösesignal 37 vorliegt, sofern das Betriebsmodussignal sich in
einem der Zustände 4 bis 7 befindet, was dazu führt, daß
eine Unterbrechung des Befehlsmoduls 4B verhindert wird.
Die oben dargelegten Veränderungen der Standardzelle
geben aufgrund des Fortschrittszustandssignals 43 und des
Koinzidenzsignals 41 der Test- und Emulationseinrichtung die
Möglichkeit, auf die Testzelle 3 abhängig vom Zustand der
Signale einzuwirken, zu denen der Befehlsmodul 4B Zugang
hat. Diese Einrichtung kann insbesondere die verschiedenen
Signale erzeugen, die auf der Testverbindung 31 übertragen
werden, wie die drei Selektionssignale 35, 36 und 38 und das
Auslösesignal 37 abhängig vom Koinzidenzsignal 41. Da das
Koinzidenzsignal zu Beginn der Ausführung eines Befehls
erzeugt wird, kann die Test- und Emulationseinrichtung die
Speicherung der auf den verschiedenen die Standardzelle 4
mit der Anwendungszelle 2 verbindenden Busleitungen
vorliegenden Signale während dieses Befehls oder an dessen Ende
auslösen und die Unterbrechung des Betriebs der
Standardzelle am Ende dieses Befehis hervorrufen.
-
So ist es möglich, wenn das im Programmspeicher
gespeicherte Programm einen nicht normalen Betrieb ergibt
und den vorgesehenen Haltepunkt nicht erreicht, die
Ausführung dieses Programms durch Erzeugung des Betriebsmodus
signals 4CBF in seinem fünften Zustand zu unterbrechen. Der
Zustand der verschiedenen Busleitungen und insbesondere
derjenige der Befehlsadressenbusleitung 3A4 ist dann
zugänglich, was nicht möglich ist, wenn man nach dem Stand der
Technik eine Nullsetzung des Bauelements vornimmt.
-
Es ist auch möglich, in der Testzelle 3 den Zustand
aller Busleitungen zwischen der Standardzelle 4 und der
Anwendungszelle 2 ohne Veränderung des Betriebs des
Befehlsmoduls 4B abhängig vom Koinzidenzsignal 41 zu speichern.
-
Die Erfindung ist natürlich auf eine beliebige Anzahl
von Steuerregistern und Steuerbusleitungen anwendbar, wenn
der Vergleichsmodul 4F entsprechend ausgebildet ist.
-
Der Programmspeicher der Standardzelle 4 ist
üblicherweise ein nicht mehrfach beschreibbarer Speicher, z.B.
vom Typ ROM. In diesem Fall ist es nicht möglich, einen
Programmfehler zu korrigieren. In einer Ausführungsvariante
der integrierten Schaltung kann man diesen Speicher um einen
beschreibbaren Ersatzspeicher, z.B. vom Typ RAM ergänzen, um
einen eventuellen Fehler zu korrigieren. Die Ersatzmittel,
die eine Reihe von Befehlen aus dem Programmspeicher durch
eine Reihe von Befehlen im Ersatzspeicher ersetzen, gehen
aus Figur 11 hervor.
-
Sie enthalten eine Umleitungsschaltung 4H, die ein
Umleitungssignal 4HG für einen neunten Zustand des
Betriebsmodussignals 4CBF erzeugt, wenn das Koinzidenzsignal 41
vorliegt. Weiter enthalten sie einen Umleitungsmultiplexer
4G, der auf einem zusätzlichen Befehlsbus 4GB, der anstelle
der Befehlsbusleitung 3B4 an den Befehlsmodul 4B
angeschlossen ist, einen Abzweigungsbefehl 4G1 erzeugt, wenn das
Umleitungssignal 4HG vorliegt, und der den Befehlsbus 3B4
direkt an den zusätzlichen Befehisbus 4GB im gegenteiligen
Fall anschließt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel,
das die Erfindung nicht einschränkt, ist der
Verzweigungsbefehl 4G1 ein absoluter Verzweigungsbefehl, der von einer
verdrahteten Schaltung kommt.
-
Der Ersatzspeicher, der in der Figur nicht zu sehen
ist, kann in einer ersten Konfiguration durch den
Befehlsadressenbus 3A4 über eine Dekodierschaltung erreicht werden,
die die Befehlsadresse entweder zum Programmspeicher oder zu
diesem Ersatzspeicher lenkt, je nach dem Format der Adresse.
Diese technischen Mittel, die dem Fachmann vertraut sind,
werden hier nicht näher erläutert. Das Schreiben und das
Lesen kann dann mit Hilfe des zweiten Abfragemoduls bei B
der Testzelle 3 erfolgen. In einer zweiten Konfiguration
kann dieser Ersatzspeicher unmittelbar über den Befehlsmodul
4B in Schreib- und Leserichtung für einen zehnten und einen
elften Zustand des Betriebsmodussignals 4B zugreifen. In
allen Fällen ist der letzte ausführbare Befehl des Speichers
ein Rücksprung zum Programmspeicher.
-
Es ist klar, daß man unter Verwendung ähnlicher
Mittel wie die oben dargestellten und der Kenntnisse des
Fachmanns auch eine Umleitungsvorrichtung realisieren kann,
die mehrere Fehler im Programmspeicher korrigiert, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Beschränkt sich der Fehler im Programmspeicher auf
einen einzigen Befehl, dann kann dieser Fehler einfacher
korrigiert werden, wie dies aus Figur 12 hervorgeht.
In diesem Fall ist der zweite Abfragemodul 3B
folgendermaßen zu einem Hilfsmodul 3Ba verändert. Der erste
Multiplexer jeder Abfrageeinheit B1 bis B8 dieses Moduls wird
nicht vom ersten Selektionssignal 35, sondern von einem
Signal gesteuert, das die logische Summe dieses ersten
Selektionssignals und des Umleitungssignals 4HG ist, wobei
diese Summe beispielsweise durch einen logischen
ODER-Operator erzielt wird.
-
Außerdem entfällt der Umleitungsmultiplexer 4G, da
der Befehlsbus 3B4 und der zusätzliche Befehlsbus 4GB
unmittelbar verbunden sind.
-
So ist es möglich, einen fehlerhaften Befehl durch
die am Ausgang der Elementarspeicher dieses Hilfsabfragemo
duls 3Ba vorhandene Information zu ersetzen.
-
Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer
integrierten Schaltung erläutert, die fünf in einer Richtung
wirksame Busleitungen mit acht Leitern und einen in zwei
Richtungen wirksamen Bus mit sechzehn Leitern enthält, die
die Standardzelle 4 und die Anwendungszelle 2 miteinander
verbinden. Die Erfindung ist nicht auf diesen besonderen
Fall begrenzt. Wenn man eine elementare Verbindung zwischen
diesen beiden Zellen als Nachrichtenverbindung definiert,
d.h. einen Leiter einer in einer Richtung wirksamen
Busleitung oder ein Paar von Leitern in einer in beiden Richtungen
wirksamen Busleitung, dann ist die Erfindung unabhängig von
der Anzahl dieser Nachrichtenverbindungen und unabhängig von
der Art, wie sie aufgebaut sind, durchführbar.
-
Selbstverständlich betrifft die Erfindung auch den
Fall von integrierten Schaltungen mit mehreren
Standardzellen und/oder mehreren Anwendungszellen, so daß diese
Begriffe ganz allgemein zu verstehen sind.