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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Taktsignalzufuhrvorrichtung
und im speziellen, auf eine Taktsignalzufuhrvorrichtung zur Zufuhr
eines Taktsignals an eine Vielzahl von Funktionsblöcken in einem
seriellen Datenverarbeitungsschaltsystem, wie z. B. einer Schalttafel,
in einem asynchronen Transfermodus-Kommunikationsnetzwerk (nachfolgend
als ATM gekennzeichnet).
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Da
die Frequenzen von einem Taktsignal für elektronische Bauteile für die Ausführung von
Hochgeschwindigkeitsverarbeitung mit hoher Qualität gesteigert
worden sind, entstehen ihre relevanten Probleme, beinhaltend einen
Fehlervorfall einer elektronischen Einrichtung infolge der Taktstörung und
der Steigerung des Energieverbrauchs. Zur Dämpfung der Störung oder
Minimierung des Energieverbrauchs wird eine Taktsignalsteuertechnik
benutzt, in welcher die Funktionsblöcke in einer elektronischen Vorrichtung
mit Taktsignalen nur versorgt werden, wenn sie logische Operationen
ausführen.
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Zum
Beispiel ist eine logische Schaltungs-Antriebsvorrichtung für die Zufuhr
eines Taktsignals zur zeitlichen Abstimmung mit der Aktion eines Funktionsblocks
in dem Japanischen Patent, Veröffentlichung
Nr. N4-302014, dargestellt. Die logische Schaltungs-Antriebsvorrichtung
beinhaltet Funktionsblöcke 1, 2 und 3 zur
Ausführung
einer Serie von logischen Operationen, wie in 4 gezeigt.
Der Funktionsblock 1, welchem ein Aktionsdatensignal 4a zur
Verfügung
gestellt wird, startet die Ausführung einer
Operation, und liefert ein Aktionsdatensignal 4b während der
Operation. Der Funktionsblock 2 ist reaktiv auf das Aktionsdatensignal 4b zum
Starten einer logischen Operation und löst ein Aktionsdatensignal 4c während der
logischen Operation aus. Das Aktionsdatensignal 4c wird
dann dem Funktionsblock 3 zur Verfügung gestellt, welcher im Wechsel
seine logischen Operationen startet.
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Die
logische Schaltungs-Antriebsvorrichtung beinhaltet auch eine Sequenzsteuerung 5,
zu welcher Statusdatensignale 6a, 6b und 6c von
ihren entsprechenden Funktionsblöcken 1, 2 und 3 zugeführt werden.
Auch wird ein Master-Taktsignal 7 zu der Sequenzsteuerung 5 zugeführt. In
Abhängigkeit
von den Statusdatensignalen 6a, 6b und 6c erzeugt
und liefert die Sequenzsteuerung 5 Aktionssignale 8a, 8b und 8c,
wobei jedes aus einem Taktsignal CLK und anderen Signalen besteht,
entsprechend zu den Funktionsblöcken 1, 2 und 3.
Die Funktionsblöcke 1, 2 und 3 werden
auch mit einem gemeinsamen Rücksetzungssignal 9 geladen.
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In
Aktion, wenn das Aktionsdatensignal 4a nicht zu der logischen
Schaltungs-Antriebsvorrichtung zugeführt wird, verbleibt der Funktionsblock 1 ausgeschaltet,
um keines des Aktionsdatensignals 4b und des Statusdatensignals 6a auszulösen. Entsprechend
ist der Funktionsblock 1 ausgeschaltet, um das Aktionssignal 8a,
folglich das Taktsignal CLK von der Sequenzsteuerung 5,
zu empfangen. Ebenso werden den Funktionsblöcken 2 und 3 nicht
die Aktionsdatensignale 4b und 4c zugeführt und folglich empfangen
sie keines der Taktsignale CLK.
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Beim
Empfangen des Aktionsdatensignals 4a startet der Funktionsblock 1 mit
der Lieferung des Statusdatensignals 6a an die Sequenzsteuerung 5. Die
Sequenzsteuerung 5 löst
in Abhängigkeit
von dem Statusdatensignal 6a das Aktionssignal 8a an den
Funktionsblock 1 aus. Der Funktionsblock 1 empfängt das
Taktsignal CLK in dem Aktionssignal 8a und führt dann
seine logische Operation durch. Während der logischen Operation
liefert der Funktionsblock 1 das Aktionsdatensignal 4b zu
dem Funktionsblock 2. Bei dem Empfangen des Aktionsdatensignals 4b startet
der Funktionsblock 2 mit der gleichen Aktion wie der Funktionsblock 1.
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In
dieser Art und Weise versorgen die Funktionsblöcke 1 und 2 die
aufeinanderfolgenden Funktionsblöcke 2 und 3 mit
ihren entsprechenden Aktionsdatensignalen 4b und 4c.
Die Funktionsblöcke 1, 2 und 3,
welche durch die Aktionsdatensignale 4a, 4b und 4c angeregt
sind, liefern entsprechend ihrer entsprechenden Statusdatensignale 6a, 6b und 6c an die
Sequenzsteuerung 5 und empfangen im Wechsel das Taktsignal
CLK von der Sequenzsteuerung 5 zur Durchführung ihrer
logischen Operationen.
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Solch
eine herkömmliche
logische Schalt- Antriebsvorrichtung hat einen Nachteil, der zu
lösen ist.
Funktionsblock 1 bis 3, die mit den Aktionsdatensignalen 4a bis 4c geladen
worden sind, müssen
programmiert werden, um in einer Zeitsequenz zu arbeiten, und folglich
sind sie kaum für
irgendwelche einsetzbaren Systeme geeignet.
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Zum
Beispiel in einem spezifischen System, wie z. B. einer ATM-Schalttafel,
welche Aktionen in Abhängigkeit
von den empfangenen Daten ohne die Verwendung des Aktionsdatensignals 4a auszuführen hat,
werden die Funktionsblöcke
in unterschiedlicher Reihenfolge abhängig von den empfangenen Daten
aktiviert. Die aufgeschriebene herkömmliche logische Schalt- Antriebsvorrichtung
kann kaum zur effektiven Steuerung des Taktsignals verwendet werden.
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Entsprechend
EP 0 351 818 , ist ein ATM-Sprachpfad
in dem ATM-Schaltsystem in eine Vielzahl von funktionalen Blöcken unterteilt.
Eine Routing-Funktion zur Verteilung von Zellen (Paketen), wobei
jede von einer fixierten Länge
ist, um die ausgehenden Leitungen zu adressieren, und eine logische
Datenübertragungsfunktion
werden zu einem Schalter übermittelt,
während
andere Funktionen, welche mit einer Leitung, verkörpert durch
eine Phasensynchronisationsfunktion, verbunden sind, und eine Flusssteuertunktion
im Ganzen in ATM-Leitungs-Begrenzungseinheiten beinhaltet ist, und Funktionen,
welche in der Lage sind, durch Hardware im gewöhnlichen zu den Leitungen verarbeitet
zu werden, sind in einer gemeinsamen Leitungseinheit zusammengesetzt.
Die ATM-Leitungs-Begrenzungseinheit begrenzt physikalisch die Übertragungsleitungen
und führt
die Verarbeitung durch, welche wichtig für die Dateikopfinformation
der Zellen ist, welche jede eine fixierte Länge (ATM-Begrenzungs verarbeitung)
hat, und beinhaltet eine Zellphasensynchronisierungsschaltung, um
die temporalen Positionen der Zellen unter den Leitungen übereinzustimmen,
und eine Flusssteuerungsschaltung, um Überladung zu vermeiden, welche
die Ladung überschreitet,
welche durch den Teilnehmeranschluss bezeichnet ist. Die gemeinsame
Leitungseinheit dient zur Verarbeitung der Anrufsignale und der
Zellen und beinhaltet eine Signalverarbeitungsschaltung und eine
Steuerschaltung. Der Schalter führt
die Zellendatenverarbeitung und die Schaltung durch und ist durch
einen selbstführenden
Schalter errichtet.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige, verbesserte
Taktsignalzufuhrvorrichtung zu bieten, welche für die Verwendung in einem System
geeignet ist, in welchem funktionale Blöcke nicht programmiert sind,
um in einer Zeitsequenz zu dienen, im besonderen eine neuartige,
verbesserte Taktsignalzufuhrvorrichtung zu bieten, um die Zufuhr des
Taktsignals entsprechend den zu verarbeitenden Daten zu steuern.
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Dieses
Ziel wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Die vorliegende
Erfindung bietet eine neuartige, verbesserte Taktsignalzufuhrvorrichtung,
um ein Taktsignal zu einem Funktionsblock nur zuzuführen, wenn
angefordert, folglich die Störung von
unerwünschten
Taktsignalen zu eliminieren und um den Energieverbrauch zu minimieren.
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Die
Taktsignalerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann
in der folgenden Art und Weise bedient werden.
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Während einer
der Funktionsblöcke
mit z. B. bekannten Zelleneingangsdaten, welche in einem bekannten
ATM-Kommunikationsnetzwerk benutzt werden, geladen wird, empfängt die
Taktsignalzufuhrschaltung, welche zu dem Funktionsblock zugeordnet
ist, auch die Zelleneingangsdaten. Gleichzeitig wird die Taktsignalerzeugungsschaltung
mit dem Synchronisationssignal beschickt, welches die Startzeit
der Zelleneingangsdaten anzeigt. Die Statuserzeugungsmittel der
Taktsignalzufuhrschaltung prüft das
erste oder das Indikatorbit der Signaleingangsdaten, um zu bestimmen,
ob die Eingangsdaten berechtigt sind oder nicht. Wenn es entschieden
wurde, dass die Eingangsdaten geeignet sind, wird das Statussignal
für eine
für die
Ausführung
der logischen Operation des Funktionsblocks benötigten Periode freigegeben.
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Das
Statussignal wird zusammen mit dem Master-Taktsignal, welches im
allgemeinen zu allen Taktsignalzufuhrschaltungen zugeführt wird,
zu den Taktsteuerungseinrichtungen übertragen. Während das
Statussignal freigegeben wird, wird das Master-Taktsignal als das
Taktsignal dem Funktionsblock zugeführt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung und die Leistungsmerkmale davon sind in den beigefügten Unteransprüchen gegeben.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm einer ATM-Schalttafel ist, welche mit
einer Taktsignalzufuhrvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist;
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2 ein
schematisches Diagramm einer in 1 gezeigten
Taktsignalzufuhrvorrichtung ist;
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3 ein
Zeitdiagramm ist, welches Aktionen der Taktsignalzufuhrvorrichtung
von 2 zeigt; und
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4 ein
Blockdiagramm einer herkömmlichen
logischen Schalt-Antriebvorrichtung ist.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer ATM-Schalttafel, welche mit
der Taktsignalzufuhrvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgestattet
ist.
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Die
ATM-Schalttafel hat eine Vielzahl von Synchronisationsdetektoren 111, 112,
.. 11m, welchen Zelleneingangsdaten CI1, CI2, ... CIm entsprechend
von den entsprechenden Eingangsleitungen zugeführt wird. Die Zelleneingangsdaten
CIi (i sei eine ganze Zahl, welche sich von 1 bis m erstreckt) können 1-Byte-Steuerdaten
und 53-Byte- serielle Daten (424 Bits) eines ATM-Zellenformats umfassen. Die
53-Byte-ATM-Zellendaten umfassen 5 Bytes einer Dateikopf-Ausführungssteuerinformation,
wie z. B. die Datenadresse, und 48 Bytes einer Ladungs-Ausführungshauptinformation,
um zu dem anderen Ende der Kommunikationsleitung übertragen zu
werden. Die Steuerdaten beginnen mit einem Indikatorbit, welcher
bestimmt, ob die Eingangsdaten berechtigt sind oder nicht. Wenn
die Eingangsdaten berechtigt sind, wird der Indikator durch 1 ausgedrückt. Wenn
nicht, ist der Bit 0.
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Der
Synchronisationsdetektor 11i entnimmt ein Taktsignal CKi
von den Zelleneingangsdaten CIi und überträgt sie zu einem Master-Taktgenerator 12. Auch überträgt der Synchronisationsdetektor 11i nach
der Identifizierung des Indikatorbits der Zelleneingangsdaten CIi
Eingangsdaten DIi des Zelleneingangs CIi zu einem entsprechenden
Funktionsblock 13i (welcher ein serieller/paralleler Umwandler
sein kann und welcher nachstehend als ein S/P-Umwandler bezeichnet
werden kann) und gleichzeitig erzeugt und liefert er ein Synchronisationssignal
SYNi, welches die Startzeit der Eingangsdaten DIi anzeigt, zu einer
entsprechenden Taktsignalzufuhrschaltung 20i. Das Synchronisationssignal
SYNi ist ein 1-Bit-Pulssignal, welches als 1 durch den ersten oder
Indikatorbit der Eingangsdaten DIi erzeugt wird und in der verbleibenden
Periode 0 bleibt.
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Der
Master-Taktgenerator 12 sucht ein Effektive, von einer
Gruppe von Taktsignalen CKi aus, welche durch den Synchronisationsdetektor 11i durch die
Identifizierung eines Prioritätenniveaus,
welches auf die Eingangsdaten zurückgeführt wird, übertragen wird, und liefert
es zu der entsprechenden Taktsignalzuführschaltung als ein gemeinsames
Master-Taktsignal MC zur Steuerung der ATM-Schalttafel.
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Der
S/P-Umwandler 13i ist für
die Umwandlung der seriellen Eingangsdaten zu parallele Signale vorgesehen
und ist an seinen Ausgängen
mit entsprechenden Eingängen
der Schalter 141, 142, ... 14n verbunden.
Der Schalter 14j (j = 1 bis n) empfängt (m) Eingangssignale an
seinen Eingängen
und verteilt diese von seinen Ausgängen zu den (m) Übertragungsleitungen.
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Die
Ausgänge
des Schalters 14j sind mit entsprechenden parallelen/seriellen
Umwandlern 151, 152, ... 15m (nachstehend
als P/S-Umwandler bezeichnet) verbunden. Der P/S-Umwandler 15i ist
für die
Umwandlung paralleler, von ihren entsprechenden Übertragungsleitungen empfangenen
Signalen in ein serielles Signal vorgesehen. Die seriellen Signale
werden entsprechend von dem P/S-Umwandlern 151, 152,
... 15m als Zellenausgangsdaten CO1, CO2, ... COm freigegeben.
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Mittlerweile
wird die Taktsignalzufuhrvorrichtung 20 mit den Eingangsdaten
DIi und dem Synchronisationssignal SYNi von dem Synchronisationsdetektor 11i und
dem Master-Taktsignal MC von dem Master-Taktgenerator 12 geladen.
Die Taktsignalzufuhrvorrichtung 20 beinhaltet identische
Taktsignalzufuhrschaltungen 201, 202, ... 20m,
welche mit ihren entsprechenden Synchronisationsdetektoren 111, 112,
... 11m zum Empfangen der Synchronisationssignale SYNi
zusammen mit den Eingangsdaten DIi verbunden sind. Im Wechsel führen die
Taktsignalzufuhrschaltungen 201, 202, ... 20m ihre
Taktsignale CLK1, CLK2, ... CLKm zu den entsprechenden S/P-Umwandlern 131, 132,
... 13m für
eine für
die Ausführung
einer gegebenen Operation benötigten Periode
zu.
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2 ist
ein Blockdiagramm der in 1 gezeigten Taktsignalzufuhrvorrichtung 20.
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Die
Taktsignalzufuhrschaltungen 201, 202, ... 20m in
der Taktsignalzufuhrvorrichtung 20 sind in der Konstruktion
identisch. Die Taktsignalzufuhrschaltung 201 kann ein logisches
Gatter 22 (bezeichnet als AND) mit zwei Eingängen, ein
Setzen/Rücksetzen-Typ-Flipflop
(23 (bezeichnet als FF), und einen Zeitgeber 24,
welche drei einen Statuserzeugungseinrichtung 21 bilden,
und einen AND 25 mit zwei Eingängen, welche eine Taktsteuerungseinrichtung
bildet, umfassen.
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Die
Eingangsdaten DI1 werden zu einem der zwei Eingänge des AND 22 und
zu dem Eingang D des entsprechenden Funktionsblocks oder SIP-Umwandlers 131 zugeführt. Der
andere Eingang des AND 22 ist mit dem Synchronisationssignal
SYN1, welches die Startzeit der Eingangsdaten DI1 bezeichnet, verbunden.
Der Ausgang des AND 22 ist mit einem Setzen-Eingang S des
FF 23 verbunden.
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Der
FF 23 hat einen Zurücksetzungs-Eingang
R und einen Ausgang Q zusätzlich
zu dem Setzen-Eingang S. Wenn der Setzen-Eingang ein Eingangssignal
von "1" empfängt, liefert
der Ausgang Q ein Ausgangssignal von "1".
Wenn der Zurücksetzungs-Eingang
R "0" empfängt, gibt
der Ausgang Q ein "0"-Signal aus. Der
Ausgang Q des FF 23 ist weiterhin mit einem Eingang des
Zeitgebers 24 verbunden. Der Zeitgeber 24 startet
nach dem Empfangen des "1"-Signals die Zeitzählung und
wenn eine vorherbestimmte Länge
von Zeit abgelaufen ist, liefert ein Zeitüberschreitungssignal TO von
einem logischen Wert "1" von seinem Ausgang.
Der Ausgang des Zeitgebers 24 ist mit dem Zurücksetzungs-Eingang R des FF 23 verbunden.
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Der
Ausgang Q des FF 23 ist auch mit einem der zwei Eingänge des
AND 25 verbunden. Der andere Eingang des AND 25 wird
mit dem Master-Taktsignal MC versorgt. Der Ausgang des AND 25 ist
mit einem Takteingang C des S/P-Umwandlers 131 verbunden.
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3 ist
ein Zeitdiagramm, welches die Aktionen der in 2 gezeigten
Taktsignalzufuhrvorrichtung 201 zeigt. Die Aktionen der
Taktsignalzufuhrvorrichtung 201 werden nun unter Bezugnahme auf 3 erklärt.
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Zur
in 3 gezeigten Zeit t1 sind die Eingangsdaten DI1
und das Synchronisationssignal SYN1, welche zu den zwei Eingängen des
AND 22 zugeführt
werden, auf "1" eingeschaltet. Wenn
es dafür
gehalten wird, dass die Eingangsdaten DI1 geeignet sind, wechselt
das Ausgangssignal des AND 22 auf "1".
Dies veranlasst das Statussignal STA1 von dem Ausgang Q des FF 23,
auf "1" aufzusteigen. Das Statussignal
STA1 des "1" startet den Zeitgeber 24 und öffnet das
Gatter des AND 25. Das AND 25 erlaubt dann dem
Master-Taktsignal MC, als das Taktsignal CLK1 zu dem Takteingang
C des S/P-Umwandlers 131 geliefert zu werden. In Abhängigkeit von
dem Taktsignal CLK1, startet der S/P-Umwandler 131 seine logische
Operation.
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Der
Zeitgeber 24, welcher zur Zeit t1 getriggert wurde, startet
die Zählung,
und wenn eine vorherbestimmte Periode von Zeit zur Ausführung der logischen
Operation in dem S/P-Umwandler 131 abgelaufen ist, gibt
er ein Zeitüberschreitungssignal TO1
von "1" frei.
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Zur
Zeit t2 setzt das Zeitüberschreitungssignal
TO1 von "1" den FF 23 zurück, welcher
im Wechsel sein Statussignal STA1 auf "0" ändert. Wenn
das Statussignal STA1 auf "0" geändert ist,
wird der AND 25 geschlossen, um folglich die Zufuhr des
Taktsignals CLK1 zu dem S/P-Umwandler 131 zu unterbrechen.
Auch beendet das Statussignal STA1 von "0" die
Aktion des Zeitgebers 24. Wenn das Ausgangssignal des Zeitgebers 24 zur
Zeit t3 auf "0" gewechselt worden
ist, wird die Operation zu ihrem anfänglichen Status zurückgeführt.
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Wenn
die Eingangsdaten DI1 mit dem auf "1" geänderten
Synchronisationssignal SYNC1 zur Zeit t4 "0" sind,
wird es dafür
gehalten, dass die Eingangsdaten DI1 nicht geeignet sind und das
Ausgangssignal des AND 22 wird auf "0" gewechselt. Dies
erlaubt es dem FF 23, ausgeschaltet zu verbleiben, und
sein Statussignal STA1 verbleibt "0".
Dementsprechend wird der S/P-Umwandler 131 von dem Taktsignal
CLK1 getrennt gehalten.
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Wie
beschrieben, wird die Taktsignalzufuhrschaltung 20i der
Taktsignalzufuhrvorrichtung 20 entsprechend zur Überprüfung gesteuert,
ob die Eingangsdaten DIi für
jeden der S/P-Umwandler 13i geeignet sind oder nicht, und
wenn es für "ja" betrachtet wird,
wird das Taktsignal CLKi zu dem S/P- Umwandler 13i für eine zur
Ausführung
seiner logischen Operationen benötigten
Periode zugeführt.
Dies hindert den S/P-Umwandler 13i oder den Funktionsblock
vor dem Empfangen unerwünschter
Taktsignal CLK. Als ein Ergebnis, wird der Funktionsblock in der
Erzeugung von Taktstörungen
reduziert, und es wird ihm erlaubt, seine logische Operation zu
unterbrechen, wenn nicht benötigt,
um folglich zur Energieeinsparung der Vorrichtung beizutragen.
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Form einer Taktsignalzufuhrvorrichtung
beschrieben worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt. Während die
Ausführungsform
der in 1 gezeigten Taktsignalzufuhrvorrichtung der vorliegenden
Erfindung in Verwendung zu der ATM-Schalttafel beschrieben ist,
kann sie mit gleichem Erfolg in einem ATM-Transmitter verwendet werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf andere Systeme als das
ATM-System anwendbar, einschließlich
einem synchronen Kommunikationsnetzwerk, einem Paketkommunikationsnetzwerk, usw.
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Die
Statuserzeugungseinrichtung 21 und die Taktsteuerungseinrichtung 25 sind
nicht auf die in 2 gezeigten Schaltungsanordnungen
begrenzt, sondern können
erfolgreich durch ähnliche
Operationsschaltungen implementiert werden.
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Obwohl
die Eingangsdaten DI1 entlang einer Signalleitung zu dem S/P-Umwandler 131,
wie in dem Blockdiagramm von 1 gezeigt,
zugeführt werden,
kann es in der Einheit eines Byte entlang acht Signalleitungen zur
Verfügung
gestellt werden. In letzterem Fall wird der Indikatorbit, welcher
den Geeignet- oder Nichtgeeignet-Status der Eingangsdaten DI1 anzeigt,
zu dem ersten Bit von einem der acht Datensegmente zugewiesen.
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Die
in 2 gezeigte positive logische Schaltungsanordnung
kann durch eine entsprechende negative logische Schaltungsanordnung
ausgetauscht werden.
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Wie
oben erklärt,
umfasst die Taktsignalzufuhrvorrichtung der vorliegenden Erfindung
die Statuserzeugungseinrichtung zur Prüfung von dem ersten Bit der
Eingangsdaten, welche in serieller Form zugeführt werden, ob die Eingangsdaten
geeignet oder nicht geeignet für
jeden Funktionsblock sind, und wenn es dafür gehalten wird, dass die Eingangsdaten
geeignet sind, um ein Statussignal für eine für die Ausführung ihrer Operation benötigten Periode freizugeben,
und die Taktsteuereinrichtung zur Zuführung eines Taktsignales zu
dem Funktionsblock, während
das Statussignal freigeben wird. Dies erlaubt es dem Funktionsblock,
das Taktsignal zu empfangen, wenn benötigt, und folglich um die Erzeugung
von unerwünschten
Taktstörungen
und Energieverbrauch zu minimieren.