JP2008003867A - Microcomputer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリアクセス領域拡張回路技術に係わり、マイクロコンピュータに適用するのに好適な構成に関する。 The present invention relates to a memory access area expansion circuit technique and relates to a configuration suitable for application to a microcomputer.
マイクロコンピュータを搭載するシステムの機能向上に伴い、マイクロコンピュータの制御プログラムサイズが増加している。このため、マイクロコンピュータで使用できるメモリのサイズ拡張が求められている。 As the functions of a system equipped with a microcomputer improve, the control program size of the microcomputer has increased. For this reason, there is a demand for expanding the size of memory that can be used in a microcomputer.
メモリサイズの拡張をCPUのアドレス信号のビット数を増加させて実現する方法は、命令コードを含むシステム変更を伴うため変更作業量が多く、開発期間やコストが増加するなどの問題がある。 The method of realizing the expansion of the memory size by increasing the number of bits of the address signal of the CPU involves a problem that the amount of change work is large because the system change including the instruction code is involved, and the development period and cost increase.
このため、コスト増加を抑制しながらメモリサイズの拡張を実現する方法が提案され実装されている。 For this reason, a method for realizing expansion of the memory size while suppressing an increase in cost has been proposed and implemented.
図5は、メモリサイズの拡張を行なう従来のマイクロコンピュータの回路構成例の主要部分を示すブロック図である。このマイクロコンピュータ900は、CPU901と、制御レジスタ902と、アドレス変換器903と、プログラムやデータを格納するメモリ904等から構成される。CPU901から出力されるアドレスバス出力信号905は、制御レジスタ902とアドレス変換器903に入力される。制御レジスタ902から出力されるアドレス変換制御信号906は、アドレス変換器903に入力される。また、アドレス変換器903から出力されるメモリアドレスバス入力信号907は、メモリ904に入力される。データバス908は、CPU901と制御レジスタ902とメモリ904とに接続される。
FIG. 5 is a block diagram showing a main part of a circuit configuration example of a conventional microcomputer for expanding the memory size. The
図6は、図5のマイクロコンピュータ900のメモリマップを示す。CPU901のアドレスによって指定可能なメモリ空間が911であるのに対し、メモリ904の物理メモリ空間は912である。この拡張されたメモリ904の物理メモリ空間912は、CPU901が直接アクセス可能なメモリ空間911よりも大きい。
FIG. 6 shows a memory map of the
したがって、CPU901から出力されるアドレスによって、メモリ904の物理メモリ空間912のうち領域914に対してはアドレス変換せずに直接アクセスすることができる。しかしながら、メモリ904の物理メモリ空間912の領域915に対しては直接アクセスすることができないため、CPU901が出力するアドレスを領域915に対応するアドレスに変換する動作を必要とする。
Therefore, the
図7は、マイクロコンピュータ900のメモリアクセス動作波形を示す。ここでは、図6において、物理メモリ空間912の領域914をアクセスした後に領域915をアクセスして、さらに領域914をアクセスする場合を説明する。
FIG. 7 shows a memory access operation waveform of the
CPU901は、アドレス変換せずにアクセスできる領域914の例えばメモリアドレスA0、A1にアクセスした後、制御レジスタ902のアドレスD0にアクセスし、アドレス変換制御信号906をHighレベルにする。
The
このアドレス変換制御信号906がHighレベルの間は、CPU901から出力される例えばアドレスバス出力信号B0、B1は、アドレス変換器903で領域915をアクセスする例えばアドレスC0、C1にアドレス変換される。次に、CPU901は、制御レジスタ902のアドレスD0にアクセスし、アドレス変換制御信号906をLowレベルにする。その後、CPU901は、アドレス変換せずにアクセスできる領域914の例えばメモリアドレスA2、A3にアクセスする。
While the address
このように、上述した従来の方式では、図6における物理メモリ空間912の領域915にアクセスする際には制御レジスタ902へのアクセスが必要となり、パフォーマンスの低下、コード効率の低下を招いてしまう問題があった。
As described above, the conventional method described above requires access to the control register 902 when accessing the
また、複数のメモリを異なるアドレスに割り付けるのではなく、少なくとも一部が重複するアドレスに割り付け、CPUのステータス信号を用いてメモリの選択することでパフォーマンスを低下させないようにしたメモリ拡張を行なう技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、特許文献1のようにメモリの総容量を増加させるメモリ拡張方式では、ステータス信号で選択する個々のメモリ容量(メモリサイズ)をシステム開発段階において必要なプログラムコードやデータコードのサイズが変動する時に柔軟に変更するのが困難となる。このため、それぞれのメモリに増設のメモリ容量を設けることになり、チップ面積の増加を招きコストアップとなる問題があった。
However, in the memory expansion method for increasing the total memory capacity as in
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、システム開発段階でプログラムコードとデータコードを格納するメモリのメモリサイズの比率変更が可能で、パフォーマンスやコード効率を低下させないでメモリ拡張を行なうマイクロコンピュータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to change the ratio of the memory size of the memory for storing the program code and the data code in the system development stage, and to expand the memory without degrading the performance and code efficiency. An object is to provide a microcomputer to be used.
上記目的を達成するために、本発明のマイクロコンピュータは、CPUと、前記CPUからの第1のメモリアドレスとステータス信号とが入力され、前記第1のメモリアドレスで指定できるメモリ空間よりも大きなメモリ空間を指定できる第2のメモリアドレスを前記ステータス信号に基づいて出力するアドレス変換手段と、前記アドレス変換手段から出力する前記第2のメモリアドレスによってアドレッシングされ、命令コードまたはデータコードを読み出すメモリとを備え前記第2のメモリアドレスの少なくとも一部の値は、前記第1のメモリアドレスの値と同一となることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a microcomputer of the present invention receives a CPU, a first memory address and a status signal from the CPU, and has a memory larger than a memory space that can be specified by the first memory address. Address conversion means for outputting a second memory address that can designate a space based on the status signal, and a memory that is addressed by the second memory address output from the address conversion means and reads an instruction code or a data code The value of at least a part of the second memory address is the same as the value of the first memory address.
本発明によれば、システム開発段階でプログラムコードとデータコードを格納するメモリのメモリサイズの比率変更が可能で、メモリアクセスのパフォーマンスやコード効率を低下させないで、CPUが直接アクセスできるメモリサイズに比べてメモリサイズの拡張を可能とするマイクロコンピュータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to change the ratio of the memory size of the memory for storing the program code and the data code in the system development stage, and compared with the memory size that can be directly accessed by the CPU without deteriorating the memory access performance and code efficiency. A microcomputer capable of expanding the memory size can be provided.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
本発明の実施例に係るマイクロコンピュータを、図1乃至図4を参照して説明する。 A microcomputer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施例に係るメモリ拡張機能を有するマイクロコンピュータの回路構成を示すブロック図である。図2は、メモリ拡張機能を実現するアドレス変換回路の構成を示すブロック図である。図3は、本発明の実施例に係るマイクロコンピュータのメモリマップ図である。図4は、本発明の実施例に係るマイクロコンピュータのメモリアクセス動作の動作波形図である。この実施例に用いる図は、説明に必要な範囲に省略模式化されている。 FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a microcomputer having a memory expansion function according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an address conversion circuit for realizing the memory expansion function. FIG. 3 is a memory map diagram of the microcomputer according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an operation waveform diagram of the memory access operation of the microcomputer according to the embodiment of the present invention. The drawing used in this embodiment is abbreviated to the extent necessary for explanation.
図1に示すマイクロコンピュータ100は、プログラムを実行するCPU101と、CPU101から出力されるメモリアドレスをCPU101からのステータス信号に従ってアドレス変換するアドレス変換回路102と、プログラムコードやデータコードが格納されているメモリ103から構成される。
A
CPU101から出力されるCPUアドレスバス出力信号104と、命令フェッチ/データアクセスを識別するアクセス識別信号105は、アドレス変換回路102に入力される。また、アドレス変換回路102から出力されるメモリアドレスバス入力信号106は、メモリ103のアドレス入力に入力される。データバス107は、CPU101とメモリ104とに接続される。
A CPU address
図2(A)は、アドレス変換回路102の構成を示し、加算器110と、2入力1出力のセレクタ120と、あらかじめ設定された拡張サイズを示すバイアス値130とから構成される。
FIG. 2A shows a configuration of the
CPU101から出力されるアドレスバス出力信号104は、加算器110とセレクタ120のデータ入力にそれぞれ入力される。加算器110は、入力されたアドレスバス出力信号104とバイアス値130からの出力信号111とを入力して加算し、加算結果をアドレス信号112として出力する。
The address
セレクタ120は、加算器110からのアドレス信号112と、アドレスバス出力信号104の上位側に「0」を付加して拡張した信号113(アドレス信号112と同じビット幅)とがデータ入力され、CPU101から出力される命令フェッチ/データアクセスを識別するアクセス識別信号105により、2つのアドレスのいずれか一方のアドレスデータを選択出力して、メモリアドレスバス入力信号106としてメモリ103に出力する。アドレス変換回路102のバイアス値130には、メモリ103に対しCPU101が直接アドレス可能なメモリサイズより拡張されたサイズをアクセス出来る値があらかじめ設定される。
The
次に、図3および図4を参照しながら、CPU101がメモリ103からプログラムコードやデータコードをアクセスする時のアドレス変換回路102の動作の詳細を説明する。
Next, details of the operation of the
ユーザが開発するアプリケーションプログラムがCPU101のアクセスできるメモリサイズより大きくなった時、そのプログラムを格納できるようにメモリ103のサイズ拡張が行われる。その結果、図3のメモリマップに示すように、CPU101が直接アクセスできるメモリ空間201より大きい物理メモリ空間202がメモリ103に形成される。
When an application program developed by the user becomes larger than the memory size accessible by the CPU 101, the size of the
このメモリ103の物理メモリ空間202には、プログラムコードが領域204に、データコードが領域205に格納される。また、この発明ではプログラムコードおよびデータコードが重複する領域206が設けられている。
In the
そして、CPU101から出力されるアドレスバス出力信号104によって直接アクセスできる領域は、メモリ103の物理メモリ空間202の領域204である。一方、メモリ103の物理メモリ空間202の領域205をアクセスする場合は、CPU101から出力されるアドレスバス出力信号104は、アドレス変換回路102によって領域205に対応するアドレス変換される。
An area that can be directly accessed by the address
例えば、CPU101のアドレスバス出力信号104のアドレスバス幅が16ビットであり、拡張されたメモリ103のメモリ容量が96Kワード(主領域64K+拡張部32K)の時、図3のプログラムコードが格納される領域204の先頭アドレスN1は”00000”H(H:16進数を示す)であり、最終アドレスN3は”0FFFF”Hとなる。また、データコードを格納する領域205の先頭アドレスN2は例えば”08000”Hであるとすると、最終アドレスN4は”17FFF”Hとなる。したがって、この例ではバイアス値130には”8000”Hの値が設定されることになる。
For example, when the address bus width of the address
次に、実施例に係るマイクロコンピュータ100の動作を、図4を参照して説明する。
Next, the operation of the
図4のメモリアクセス動作遷移は、マイクロコンピュータ100のCPU101がメモリ103の領域204に格納されるプログラムコードの読み出しアクセスを行った後に、データコードが格納された領域205の読み出しアクセスを行って、再び領域204のプログラムコードの読み出しを行う例を示している。
In the memory access operation transition of FIG. 4, after the CPU 101 of the
まず、第1および第2サイクルでCPU101は、アドレスバス出力信号104として例えばアドレスA0、A1を出力するとともに、プログラムコードを読み出すため命令フェッチ/データアクセスを識別するLowレベルのアクセス識別信号105を出力する。
First, in the first and second cycles, the CPU 101 outputs, for example, addresses A0 and A1 as the address
アドレス変換回路102のセレクタ120は、アクセス識別信号105がLowであるので、CPU101からのアドレスバス出力信号104に上位アドレスに「0」を付与した信号113を選択して、メモリアドレスバス入力信号106としてメモリ103に出力する。このため、CPU101からのアドレスバス出力信号104は、アドレス変換されることなくメモリ103のアドレス入力に入力される。そして、メモリ103ではアドレスA0,A1に従ってアドレッシングされ、領域204に格納されたプログラムコードがデータバス107を介してCPU101に読み込まれる。
Since the
次に、第3および第4サイクルでCPU101は、例えばアドレスB0、B1を出力するとともに、データコードを読み出すため命令フェッチ/データアクセスを識別するHighレベルのアクセス識別信号105を出力する。
Next, in the third and fourth cycles, the CPU 101 outputs addresses B0 and B1, for example, and outputs a high-level
アドレス変換回路102のセレクタ120は、命令フェッチ/データアクセス識別信号105がHighであるので、CPU101からのアドレスバス出力信号104のアドレス値とバイアス値130の出力信号111の値とを入力して加算する加算器110から出力されるアドレス112を選択して、メモリアドレスバス入力106としてメモリ103に出力する。これにより、CPU101から出力されたアドレスB0、B1はアドレス変換回路102によって例えばアドレスC0、C1に変換されて、メモリ103のアドレス入力に入力される。そして、メモリ103ではアドレスC0、C1に従ってアドレッシングされ、領域205に格納されたデータコードがデータバス107を介してCPU101に読み込まれる。
Since the instruction fetch / data
また、第5および第6サイクルでCPU101は、例えばアドレスA2、A3を出力するとともに、プログラムコードを読み出すため命令フェッチ/データアクセスを識別するLowレベルのアクセス識別信号105を出力する。
In the fifth and sixth cycles, the CPU 101 outputs addresses A2 and A3, for example, and outputs a low-level
アドレス変換回路102のセレクタ120は、命令フェッチ/データアクセスを識別するアクセス識別信号105がLowであるので、第1および第2サイクルと同様にCPU101からのアドレスバス出力信号104のアドレスA2,A3は、アドレス変換せずにメモリ103のアドレス入力に入力される。そして、メモリ103ではアドレスA2、A3に従ってアドレッシングされ、領域204に格納されたプログラムコードがデータバス107を介してCPU101に読み込まれる。
In the
このようにして、マイクロコンピュータ100は、プログラムコード領域とデータコード領域にアクセスする時、アドレス変換回路102に対して特別な設定のための命令実行やその為のアクセスサイクルを必要とせずにメモリ103をアクセスすることができ、パフォーマンスの低下やコード効率の低下を回避できる。
In this way, when accessing the program code area and the data code area, the
また上述した本実施例のアドレス変換回路102を備えるマイクロコンピュータ100を用いると、ユーザはプログラム開発で、プログラム(命令)コード領域とデータコード領域を区別してアプリケーションプログラムを開発することで、CPU101の直接アクセスするメモリサイズを越えたサイズのアプリケーションプログラムをメモリ103に格納することが可能になる。
In addition, when the
また、ユーザが開発段階でプログラムを変更してプログラムコードの領域サイズが変更となっても、データコードの領域との総和がメモリ103のメモリ容量のサイズを越えない限りアドレス変換回路などを変更する必要がなく、ユーザのプログラム開発が容易になる。
Also, even if the user changes the program at the development stage and the area size of the program code is changed, the address conversion circuit and the like are changed as long as the sum of the area with the data code area does not exceed the memory capacity size of the
データコード領域に音声データ、文字コードの画像データなどの定数やパターンデータを格納するだけでなく、たとえばサイン波のテーブル(時間と振幅値)を格納すれば、モータ制御における電流値を計算する時などに参照することで高速応答を実現するとともに、計算のためのプログラムコードを減らすことができて、プログラムコードとデータコードの領域比率調整が容易になる。 In addition to storing constants and pattern data such as voice data and character code image data in the data code area, for example, if a sine wave table (time and amplitude value) is stored, when calculating the current value in motor control By referring to the above, it is possible to realize a high-speed response, to reduce the program code for calculation, and to easily adjust the area ratio between the program code and the data code.
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々、変形して実施できることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
たとえば、図2(B)に示すアドレス変換回路102のように、セレクタ120を、加算器110の入力側に設け、セレクタ120にはバイアス値130の出力信号111と値が0(ゼロ)である信号114とが入力され、命令フェッチ/データアクセスを識別するアクセス識別信号105によってどちらか一方の入力を選択して信号115に出力させ、加算器110に入力させるようにしてもよい。この場合、加算器110の出力はメモリアドレスバス入力106となりメモリ103のメモリアドレスに入力される。このようにすることでCPUアドレスバス出力信号104の入力先がアドレス変換回路102内では加算器110の1箇所となってCPU101のアドレス出力ドライバの負荷が減ってマイクロプロセッサの高速化や低消費電力化が図れるとともに、セレクタ120のビット幅が1ビット減って回路規模が削減できる。
For example, like the
100、900 マイクロコンピュータ
101、901 CPU
102 アドレス変換回路
103、904 メモリ
104、905 CPUアドレスバス出力信号
105 命令フェッチ/データアクセス識別信号
106、907 メモリアドレスバス入力信号
107、908 データバス信号
902 制御レジスタ
903 アドレス変換器
906 アドレス変換制御信号
110 加算器
120 セレクタ
130 バイアス値
201 CPUのメモリ空間
202 メモリのメモリ空間
203 CPUが直接アクセスできるメモリ空間
204 プログラムコード領域
205 データコード領域
100, 900
102
Claims (5)
前記CPUからの第1のメモリアドレスとステータス信号とが入力され、前記第1のメモリアドレスで指定できるメモリ空間よりも大きなメモリ空間を指定できる第2のメモリアドレスを前記ステータス信号に基づいて出力するアドレス変換手段と、
前記アドレス変換手段から出力される前記第2のメモリアドレスによってアドレッングされ、命令コードまたはデータコードを読み出すメモリと
を備え前記第2のメモリアドレスの少なくとも一部の値は、前記第1のメモリアドレスの値と同一となることを特徴とするマイクロコンピュータ。 CPU,
A first memory address and a status signal from the CPU are input, and a second memory address that can designate a memory space larger than a memory space that can be designated by the first memory address is output based on the status signal. Address translation means;
A memory that is addressed by the second memory address output from the address converting means and reads an instruction code or a data code, and at least a part of the value of the second memory address is a value of the first memory address A microcomputer characterized by having the same value.
前記第1のメモリアドレスとあらかじめ定められた値とを加算する加算回路と、
前記第1のメモリアドレスの上位側に1桁以上のビット「0」を付加してビット幅を拡張したメモリアドレスと前記加算回路の加算出力であるメモリアドレスとが入力され、前記ステータス信号によって前記入力された2つのメモリアドレスのいずれか一方が前記第2のメモリアドレスとして出力されるセレクタと
を備えることを特徴とする請求項1に記載のマイクロコンピュータ。 The address conversion means includes
An adder circuit for adding the first memory address and a predetermined value;
A memory address obtained by adding one or more digits “0” to the upper side of the first memory address to expand the bit width and a memory address that is an addition output of the adder circuit are input. The microcomputer according to claim 1, further comprising: a selector that outputs one of the two input memory addresses as the second memory address.
あらかじめ定められた値と「0」とが入力され、前記ステータス信号によって前記入力された2つの値のいずれか一方が出力されるセレクタと、
前記セレクタの出力値と前記第1のメモリアドレスとを加算して前記第2のメモリアドレスを生成する加算回路と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のマイクロコンピュータ。 The address conversion means includes
A selector that receives a predetermined value and “0”, and outputs one of the two input values according to the status signal;
An adder circuit for adding the output value of the selector and the first memory address to generate the second memory address;
The microcomputer according to claim 1, further comprising:
前記CPUから出力される第1のメモリアドレスと、0より大きく前記第1のメモリアドレスの最大値より小さな固定値とを加算して生成されたメモリアドレスと、前記第1のメモリアドレスの上位側に少なくとも1桁以上のビット「0」を付加してビット幅を拡張したメモリアドレスのいずれか一方を前記CPUから出力される命令フェッチであるかデータアクセスであるかが識別可能なステータス信号によって選択するか、または前記固定値と「0」のいずれか一方を前記ステータス信号によって選択し、その出力値と前記第1のメモリアドレスと加算するかして前記第2のメモリアドレスを生成する変換回路と、
前記変換回路から出力された前記第2のメモリアドレスによってアドレッシングされ、前記第1のメモリアドレスで指定できるメモリ容量よりも大きなメモリ容量のメモリと、を備え、
前記CPUが前記命令フェッチ時にアクセスできる前記メモリのアドレス領域と、前記データアクセス時にアクセスできる前記メモリのアドレス領域が一部重複することを特徴とするマイクロコンピュータ。 CPU,
A memory address generated by adding the first memory address output from the CPU and a fixed value greater than 0 and less than the maximum value of the first memory address; and the upper side of the first memory address One of the memory addresses in which the bit width is expanded by adding at least one digit bit “0” to the memory is selected by a status signal that can identify whether the instruction fetch or data access is output from the CPU. Or one of the fixed value and “0” is selected by the status signal, and the output value and the first memory address are added to generate the second memory address. When,
A memory having a memory capacity larger than a memory capacity that is addressed by the second memory address output from the conversion circuit and can be specified by the first memory address;
A microcomputer in which an address area of the memory accessible by the CPU at the time of fetching an instruction partially overlaps an address area of the memory accessible at the time of data access.
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Cited By (1)
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JP2018106547A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | キヤノン株式会社 | Information processing device and information processing method |
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