TW200424852A - Device to extend an address space by inserting a waiting state and operation method for the device - Google Patents

Description

200424852 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種位址空間之裝置與其操作方 法，且特別是有關於一種藉插入等待狀態以延伸位址空 間之裝置與其操作方法。 先前技術 目前電腦資訊科技蓬勃發展，且也已發展出各種匣 的應用，例如磁帶匣、磁碟匣、光碟匣、記憶匣、唯讀 記憶體匣等等，在這些匣中可有不同之儲存内容，其可 儲存資料、程式、聲音與歌曲等。而習知之外部記憶體 匣與微控制器間之匯流排有兩種，一為平行式匯流排， 另一為序列式匯流排。 請參照第5圖，其繪示為習知之一種平行式位址界面 之裝置之電路方塊圖。此裝置為微控制器510，且透過平 行式匯流排5 4 0耦接至外部記憶體1 5 0。其中，微控制器 5 1 0包括有中央處理單元5 1 2與唯讀記憶體5 1 4。在第5圖 中，當中央處理單元512執行所需之資料或程式之位址位 於外部記憶體1 5 0中時，即透過平行式匯流排5 4 0至外部 記憶體1 5 0中進行擷取。在第5圖中，作為微控制器5 1 0與 外部記憶體1 5 0之聯絡通道的界面為平行式匯流排5 4 0， 所以可滿足微控制器5 1 0在擷取外部記憶體1 5 0中之資料 或程式時之頻寬要求。但平行式界面之缺點為在製造時 微控制器5 1 0之接腳數必須夠多，以滿足其頻寬之要求， 所以造成其製造成本的增加。 請接著參考第6圖，其繪示為習知另一種具解譯器之

10894twf. ptd 第6頁 200424852 五、發明說明（2) 序列式位址界面之裝置之電路方塊圖。此裝置為微控制 器6 1 0，其透過序列式匯流排6 4 0耦接至外部記憶體1 5 0。 其中，微控制器6 1 0包括中央處理單元5 1 2、唯讀記憶體 514與解譯器516。在第6圖中，當中央處理單元512執行 所需之資料或程式在外部記憶體1 5 0時，即透過序列式匯 流排6 4 0至外部記憶體1 5 0進行擷取。當序列式匯流排6 4 0 比唯讀記憶體5 1 4之匯流排小時，所有儲存於外部記憶體 1 5 0之資料或程式在擷取時均被視為資料。當被視為資料 的程式被擷取進微控制器6 1 0之後，需透過解譯器5 1 6以 劇本式（s c r i p t )語言進行解譯，方能成為原本之程 式。雖然第6圖之序列式位址界面裝置改善了第5圖之平 行式位址界面裝置之高製造成本的缺點，但第6圖之序列 式位址界面裝置仍具有下列缺點： (1 )習知之序列式位址界面裝置，需使用劇本式語 言對其所擷取到之資料進行解譯，且所需之劇本式語言 需要事先花很多時間來建立。 (2 )習知之序列式位址界面裝置，在解譯器進行解 譯時會佔用一定程度之唯讀記憶體/隨機存取記憶體之資 源。 發明内容 因此本發明提供一種藉插入等待狀態以延伸位址空 間之裝置，可使得裝置（微控制器）在使用序列式匯流 排時，不需加裝解譯器，節省了微控制器之資源與製造 成本，另外還可將具變化性之程式儲存於外部記憶體，

10894twf. ptd 第7頁 200424852 五、發明說明（3) 以簡化唯讀記憶體。 本發明在提供一種藉插入等待狀態以延伸位址空間 之裝置，此裝置係利用當中央處理單元欲執行外部記憶 體之第一程式内指令時，記憶體界面控制器對中央處理 單元插入等待狀態。 本發明在提供一種藉插入等待狀態以延伸位址空間 之裝置之操作方法，係利用當所欲擷取之程式指令之位 址位於預設位址範圍之外時，則對中央處理單元之時脈 訊號插入等待狀態，使其不再變換其狀態，直至程式指 令被擷取完畢。 本發明提出一種藉插入等待狀態以延伸位址空間之 裝置，此裝置包括唯讀記憶體、中央處理單元以及記憶 體界面控制器。其中，此裝置為一微控制器，且透過匯 流排耦接至儲存有第一程式的外部記憶體。 依照本發明的較佳實施例所述，上述之唯讀記憶體 儲存有第二程式。上述之中央處理單元為用來執行第一 程式或第二程式。上述之記憶體界面控制器在中央處理 單元欲執行外部記憶體之第一程式内的指令時，對中央 處理單元插入等待狀態。 依照本發明的較佳實施例所述，裝置内之記憶體界 面控制器包括：記憶體界面、範圍檢查器以及狀態控制 單元。上述之記憶體界面為此裝置與匯流排之傳輸界 面。上述之範圍檢查器為判斷中央處理單元所欲存取資 料的位址是否位於預設範圍，並選擇性地發出範圍檢查

10894twf. ptd 第8頁 200424852 五、發明說明（4) 訊號。上述之狀態控制單元當接收到範圍檢查訊號時， 即對中央處理單元插入等待狀態。其中，當範圍檢查器 判斷得到中央處理單元所欲存取資料之位址位於外部記 憶體之位址範圍或此位址落於唯讀記憶體之位址範圍外 時，發出範圍檢查訊號。 依照本發明的較佳實施例所述，此裝置也可工作在 徵詢模式，此時，記憶體界面控制器還包括緩衝器與備 妥旗標。上述之緩衝器為暫時儲存透過匯流排所存取之 外部記憶體的資料。其中，緩衝器内含多個可儲存1位元 組以上之暫存單元。上述之備妥旗標為接受中央處理單 元之徵詢，當缓衝器已經正確地經由記憶體界面存取外 部記憶體之資料時，中央處理單元則透過緩衝器正確存 取資料。 其中，當中央處理單元將記憶體界面設定為徵詢模 式時，可使得狀態控制單元不對中央處理單元插入等待 狀態，並藉由執行一讀取記憶體指令來啟動記憶體界面 控制器。 依照本發明的較佳實施例所述，上述之使用徵詢模 式所存取之資料包括語音資料與歌曲資料。 依照本發明的較佳實施例所述，上述之外部記憶體 與記憶體界面控制器間之傳輸方式為使用序列式傳輸且 其兩者間一次之資料傳輸量為單一位元、二個位元、半 位元組或一位元組。 本發明提出一種藉插入等待狀態以延伸位址空間之

10894twf. ptd 第9頁 200424852 五、發明說明（5) 裝置之操作方法，其操作方法首先為設定此裝置之預設 位址範圍，接著由記憶體界面控制器判斷所欲擷取之程 式指令的位址是否位於預設位址範圍之内。如果記憶體 界面控制器判斷得到所欲擷取之程式指令的位址位於預 設位址範圍之外時，記憶體界面控制器即對中央處理單 元插入等待狀態，使中央處理單元之時脈訊號不再變換 其狀態，直至程式指令被擷取完畢。反之，如果記憶體 界面控制器判斷得到所欲擷取之程式指令的位址位於預 設位址範圍之内時，中央處理單元即直接擷取程式指 令。最後，中央處理單元執行所擷取之程式指令，且不 斷重複以上步驟，直到執行被終止為止。 本發明因採用藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝 置，因此在裝置（微控制器）耦接至外部記憶體的匯流 排時，可使用序列式匯流排，此序列式匯流排能讓裝置 之接腳數為最少，且不需加裝解譯器，同時節省了微控 制器之資源與製造成本。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下： 實施方式： 請參照第1圖，其繪示依照本發明一較佳實施例的一 種藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置與外部記憶體 之電路方塊圖。在第1圖中，其包括藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置1 1 0、匯流排1 4 0與外部記憶體1 5 0，且

10894twf.ptd 第10頁 200424852 五、發明說明（6) 藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置1丨〇透過匯流排 1 4 0搞接至外部記憶體丨5 〇。其中，如熟悉此技藝者可輕 易知曉’藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置丨丨〇可以 是微控制器，且此微控制器可以任意拉長其時脈。而匯 流排1 4 0可以是序列式匯流排，且藉插入等待狀態以延伸 位址空間之裝置1 1 〇與外部記憶體丨5 〇透過匯流排丨4 〇之一 次資料傳輸量可以是單一位元、二個位元、半位元組或1 位元組。 在本實施例中，外部記憶體丨5 〇至少儲存有第一程 式 其中’如熟悉此技藝者可輕易知曉，第一程式可為 組合语吕所撰寫之程式，但不以此為限。 在本實施例中，藉插入等待狀態以延伸位址空間之 裝置1 1 0之工作模式可分為等待模式與徵詢模式。為方便 解說’以下先行解說等待模式，再解說徵詢模式。 在第1圖中，藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置 1 1 0由中央處理單元1 1 2、唯讀記憶體1 1 4與記憶體界面控 制器1 2 0組成。其中，如熟悉此技藝者可輕易知曉，中央 處理單元112可以是型號6502之微處理器，但不以此為 =。且記憶體界面控制器1 2 0包括範圍檢查器丨2 2、緩衝 器124、備妥旗標丨26、狀態控制單元128與記憶體介面 13 0 ° μ m參照第1圖，藉插入等待狀態以延伸位址空間 •V 之耦接關係為中央處理單元112耦接至唯讀 3己憶體11 4與記憶體界面控制器12〇 ’而記憶體界面控制

10894twf. ptd Ί C； Cl 200424852

flfO j之耦接關係則為範圍檢查器丨22耦接至狀態控制 早兀128、緩衝器丨24耦接至備妥旗標丨26與記憶體界面 130、備妥旗標126耦接至中央處理單元112、狀態控制單 元128輕接至中央處理單元112與記憶體界面13〇二 ，，本實施例中’當在等待模式時，範圍檢查器1 2 2首 先判斷中央處理單元所欲存取資料之位址是否位於預設 位址^圍’當判斷得知資料之位址位於外部記憶體丨5〇之 位=範圍内或落於唯讀記憶體丨丨4之位址範圍外時，即發 出範圍檢查訊號至狀態控制單元1 2 8。在狀態控制單元 1 2 8接收到記憶體介面1 3 0傳來之範圍檢查訊號時，則對 中央處理單元1 1 2插入等待狀態，其中，可以在例如是中 央處理單元1 1 2之主時脈訊號為邏輯高準位時插入等待狀 態0 接著’當綠取完資料後即取消對中央處理單元1 1 2所 插入之等待狀態。 在本實施例中，當藉插入等待狀態以延伸位址空間 之裝置處於徵詢模式時，記憶體界面控制器丨2 〇還包括有 緩衝器1 2 4與備妥旗標1 2 6，其中，如熟悉此技藝者可輕 易知曉’緩衝器124可以是具有多個暫存單元，且這些暫 存單元均能個別儲存一位元組以上之資料的接收緩衝 器，但不以此為限。 、 當裝置110處於徵詢模式時，緩衝器124為暫時儲存 透過匯W排1 4 0所存取之外部記憶體1 & 〇之資料，而中央 處理單元1 1 2則藉由徵詢備妥旗標1 2 6，以使得當緩衝器

10894twf. ptd 第12頁 200424852 五、發明說明（8) 1二ft已經正確地經由記憶體界面130存取外部記憶體150之 ^料Ϊ电中央處理單元112能透過緩衝器124正^存取資 所^ ^中^如熟悉此技藝者可輕易知曉，使用徵詢模式 =存取之貧料可以是語音資料或歌曲資料，但不以此 限。 入耸ίίϊ明之較佳實施例中，巾央處料元112將藉插 入4待狀恶以延伸位址空間之裝置丨丨〇設定為徵詢模式 時，y使得狀態控制單元丨2 8將不會對中央處理單元丨i 2 i t ί待狀態，且其將藉由執行讀取記憶體指令來啟動 吕己憶體界面控制器1 2 0。 在本發明之較佳實施例中，徵詢模式可於未 央處理單元之執行速度下，全速榻取資料。 請接著參考第3圖與第4圖，第3圖繪示為依照本發明 一較佳實施例的一種實現狀態控制單元丨28之電路圖，第 4圖繪示為依照本發明一較佳實施例的一種狀態控制單元 128之時序圖。在第3圖中，此實現狀態控制單元128之電 路包括接收序列界面控制旗標與致能訊號之及閘3 1 〇、接 收糸統時脈與等待訊號之或閘3 2 0以及耗接至或閘3 2 〇之 例如是型號為6 5 0 2微處理器之中央處理單元丨丨2。其中， 序列界面控制旗標可以例如是本實施例中之範圍檢查訊 號。 一 ° 請合併參照第3圖與第4圖，其中，當此裝置於位址 摩έ圍檢查確認時’序列界面旗標變為邏輯低準位；當序 列資料已經存取完畢時’序列界面旗標變為邏輯高準

10894twf.ptd 第 13 頁 200424852 五、發明說明（9) 位。而致能訊號在此裝置設定為等待模式時發出高準位 的致能訊號，當設定為徵詢模式時，則發出低準位的致 能訊號。 當處於位址範圍檢查確認時（即當判斷得知資料之 位址位於外部記憶體之位址範圍内或落於唯讀記憶體之 位址範圍外時），序列界面控制旗標為邏輯低準位，在 輸入至及閘3 1 0前經過反相，使得其變為邏輯高準位，而 輸入至及閘3 1 0致能訊號為高準位，則此時及閘3 1 0輸出 之等待訊號為邏輯高準位。而系統時脈與為邏輯高準位 之等待訊號經過或閘3 2 0運算後，將輸出一為邏輯高準位 之微處理器時脈至中央處理單元1 1 2。此時之微處理器時 脈將維持其高準位狀態，不再變換。 當裝置從位址範圍檢查確認變為序列資料已經存取 完畢時，序列界面控制旗標將從邏輯低準位變為邏輯高 準位，在輸入至及閘3 1 0前經過反相，使得其變為邏輯低 準位，而輸入至及閘3 1 0致能訊號則為低準位，則此時及 閘3 1 0輸出之等待訊號為邏輯低準位。接著，系統時脈與 為邏輯低準位之等待訊號經過或閘3 2 0運算後，將輸出與 系統時脈同相之微處理器時脈至中央處理單元1 1 2。此時 之微處理器時脈將從邏輯高準位變為與系統時脈同相。 請參考第2圖，其繪示為依照本發明一較佳實施例的 一種藉插入等待狀態以延伸位址空間之操作方法流程 圖。 在本實施例中，其操作方法為首先為設定唯讀記憶

10894twf. ptd 第14頁 200424852 五、發明說明（ίο) 體之一預設位址範圍（s 2 0 2 )，接著由記憶體界面控制 器判斷所欲擷取之程式指令的位址是否位於預設位址範 圍（s 2 0 4 )。如果記憶體界面控制器判斷得到所欲擷取 之程式指令的位址位於預設位址範圍之外時，記憶體界 面控制器即對中央處理單元插入等待狀態，使中央處理 單元之時脈訊號不再變換其狀態，直至程式指令被擷取 完畢（s 2 0 6 )。反之，如果記憶體界面控制器判斷得到 所欲擷取之程式指令的位址位於預設位址範圍之内時， 中央處理單元即直接擷取程式指令（s 2 1 2 )。最後，中 央處理單元執行所擷取之程式指令（s 2 0 8 )，且不斷重 複以上步驟，直到執行被終止為止（s 2 1 0 )。 綜合以上所述，本發明之藉插入等待狀態以延伸位 址空間之裝置與其操作方法具有下列優點： (1 )本發明之藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝 置與其操作方法，因使用序列式匯流排可使微控制器之 接腳數為最少，以節省製造成本。 (2 )本發明之藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝 置與其操作方法，可將例如是組合語言的程式儲存於外 部記憶體中，以簡化微控制器内唯讀記憶體。 (3 )本發明之藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝 置與其操作方法，其微控制器不需特別加裝解譯器，節 省微控制器之資源。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明

10894twf. ptd 第15頁 200424852

10894twf. ptd 第16頁 200424852 圖式簡單說明 第1圖是依照本發明一較佳實施例的一種藉插入等待 狀態以延伸位址空間之裝置與外部記憶體之電路方塊 圖。 第2圖是依照本發明一較佳實施例的一種藉插入等待 狀態以延伸位址空間之操作方法流程圖。 第3圖是依照本發明一較佳實施例的一種實現狀態控 制單元之電路圖。 第4圖是依照本發明一較佳實施例的一種狀態控制單 元之時序圖。 . 第5圖是習知一種平行式位址界面之裝置與外部記憶 體之電路方塊圖。 第6圖是習知另一種具解譯器之序列式位址界面之裝 置與外部記憶體之電路方塊圖。 圖式標示說明： 1 1 0 :藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置 112，512 :中央處理單元 1 1 4，5 1 4 :唯讀記憶體 120 記 憶 體 界 面 控制器 122 範 圍 檢 查 器 124 緩 衝 器 126 備 妥 旗 標 128 狀 態 控 制 單 元 130 記 憶 體 界 面 140 匯 流 排

10894twf. ptd 第17頁 200424852

圖式簡單說明 150 外 部 記 憶 體 310 及 閘 320 或 閘 516 解 譯 器 5 10 平 行 式 位 址 界面 之裝置 540 平 行 式 匯 流 排 610 具 解 譯 器 之 序列 式位址界面之裝置 640 序 列 式 匯 流 排 s202 〜S 21 2 :各個流程步驟 10894twf. ptd 第18頁

Claims (1)

1. 200424852 六、申請專利範圍 1 · 一種藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置，其 中該裝置係透過一匯流排耦接至一外部記憶體，且該外 部記憶體至少儲存一第一程式，該裝置包括： 一唯讀記憶體，用以儲存一第二程式； 一中央處理單元，耦接至該唯讀記憶體，用以執行 該第一程式與該第二程式其中之一；以及 一記憶體界面控制器，用以當該中央處理單元欲執 行該外部記憶體之該第一程式内的指令時，對該中央處 理單元插入一等待狀態。 2. 如申請專利範圍第1項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中該裝置係一微控制器。 3. 如申請專利範圍第1項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中該記憶體界面控制器包括： 一記憶體界面，耦接至該匯流排，用以作為該記憶 體界面控制器與該匯流排之傳輸界面； 一範圍檢查器，用以判斷該中央處理單元所欲存取 資料之一位址是否位於一預設位址範圍以及選擇性地發 出一範圍檢查訊號；以及 一狀態控制單元，柄接至該記憶體介面、該範圍檢 查器與該中央處理單元，用以當接收到該範圍檢查訊號 時，對該中央處理單元插入該等待狀態。 4. 如申請專利範圍第3項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中該範圍檢查器係判斷： 當該中央處理單元所欲存取資料之該位址位於該外

   10894twf. ptd 第19頁 200424852 六、申請專利範圍 部記憶體之位址範圍内與該位址落於該唯讀記憶體之位 址範圍外二者擇一時，發出該範圍檢查訊號。 5.如申請專利範圍第3項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，該裝置更包括一徵詢模式，且該記 憶體界面控制器還包括： 一緩衝器，耦接至該記憶體界面，用以暫存透過該 匯流排存取該外部記憶體之資料；以及 一備妥旗標，耦接至該緩衝器與該中央處理單元， 該中央處理單元徵詢該備妥旗標，當該緩衝器已正確經 由該記憶體界面存取該外部記憶體之資料時，則該中央 處理單元透過該緩衝器正確存取資料。 6 .如申請專利範圍第5項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中該中央處理單元將該裝置設定 為該徵詢模式時，令該狀態控制單元不對該中央處理單 元插入該等待狀態，並藉由執行一讀取記憶體指令來啟 動該記憶體界面控制器。 7.如申請專利範圍第5項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中該緩衝器具有複數個暫存單 元，該些暫存單元能個別儲存至少1位元組之資料。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中使用該徵詢模式所存取之資料 包括語音資料與歌曲資料。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之藉插入等待狀態以延 伸位址空間之裝置，其中該裝置與該外部記憶體間一次

   10894twf. ptd 第20頁 200424852 六、申請專利範圍 之資料傳輸量為單一位元、二個位元、半位元組與一位 元組中之任一。 1 0.如申請專利範圍第3項所述之藉插入等待狀態以 延伸位址空間之裝置，其中該預設位址範圍係為可任意 設定。 1 1 . 一種藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置之操 作方法，其中該藉插入等待狀態以延伸位址空間之裝置 至少包括一中央處理單元，該操作方法包括下列步驟： 設定一預設位址範圍； 判斷所欲擷取之一程式指令之一位址位於該預設位 址範圍與否； 當該位址位於該預設位址範圍之外時，則對該中央 處理單元插入一等待狀態，直至該程式指令被擷取完 畢；以及 該中央處理單元執行該程式指令。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述之藉插入等待狀態以 延伸位址空間之裝置之操作方法，其中該藉插入等待狀 態以延伸位址空間之裝置係一微控制器。 1 3.如申請專利範圍第1 1項所述之藉插入等待狀態以 延伸位址空間之裝置之操作方法，其中對該中央處理單 元插入該等待狀態，係使供給至該中央處理單元之時脈 訊號不再變態。 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之藉插入等待狀態以 延伸位址空間之裝置之操作方法，其中該預設位址範圍

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