Запоминающее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике, к запоминающим устройствам и может быть использовано в микропроцессорной технике Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. К нихропроцкеору Запоминающее устройство содержит системную шину 1, блоки 2 памяти, дешифраторы 3 и 4, регистры 5,. ключевой, элемент 6, дешифратор 7, блок 8 управления локальной шиной, элемент ИЛИ 9, локальную шину 10 контроллера прямого доступа к памяти, вход 11 синхронизации выход 12 Готовность , вход 13 Запрос захвата, выход 14 Подтверждение захвата В устройстве возможна одновременная работа одного или нескольких каналов прямого доступа к памяти и микропроцессора Это стало возможным благодаря тому, что сигналы Запрос захвата от каналов прямого доступа подаются не на вход микропроцессора, а на соответствующий вход блока управления , который вместо микропроцессора вырабатывает сигнал Подтверждение захвата 3 ил СП С о ю 01 со 00 го Kt ну о, t. Фиг I

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 11 С 11/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; — «гКссихролрсцсссору gag. /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657216/24 (22) 02.03.89 (46) 30.11,91. Бюл. N 44 (72) С.Г.Овраменко, В.С,Погорелов и Я,И,Торошанко (53) 681.327,6(088,8) (56) Циделко В.д. и др. Проектирование микропроцессорных измерительных приборов и систем. — Киев: Техника, 1984, с.37 — 39, . рис,22.

Авторское свидетельство СССР

hL 1460740, кл. G 11 С 11/40, 1987. (54) ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике, к запоминающим устройствам и может быть использовано в микропроцессорной технике. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

„„БЫ„„1б95382 А1

Запоминающее устройство содержит системную шину 1, блоки 2 памяти, дешифраторы 3 и 4,-регистры 5, ключевой элемент б, дешифратор 7, блок 8 управления локальной шиной, элемент ИЛИ 9, локальную шину 10 контроллера прямого доступа к памяти, вход 11 синхронизации, выход 12 Готовность", вход 13 "Запрос захвата", выход 14

"Подтверждение захвата". В устройстве возможна одновременная работа одного или нескольких каналов прямого доступа к памяти и микропроцессора. Это стало возможным благодаря тому, что сигналы "3anpoc захвата" от каналов прямого доступа подаются не на вход микропроцессора, а на соответствующий вход блока управления, который вместо микропроцессора вырабаты ва ет сигнал "Подтвержден иезахвата".. 3 ил.

1695382

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к запоминающим устройствам и может найти применение в микропроцессорной технике.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства, На фиг.1 приведена структурная схема запоминающего устройства; на фиг.2 — схема блока управления; на фиг.3 — временная диаграмма работы устройства.

На фиг,1 обозначены: 1 -- системная шина, включающая информационные входы-выходы, адресные входы, вход записисчитывания; 2 —; 3 — первый

10 дешифратор; 4 — втрой дешифратор (со 15 стробированием); 5 —. регистры строк; 6— ключевой элемент; 7 — дешифратор строки информационного накопителя (с трехстабильным выходом); 8 — блок управления локальной шиной; 9 — элемент ИЛИ; 10 — 20 локальная шина контроллера прямого до-ступа к памяти. (ПДП) (в нее входят линии, аналогичные линиям системной шины); 11— вход синхронизации устройства; 12 — выход

"Готовность" устройства; 13 — вход "Запрос 25 захвата" i-го канала ПДП; 14 — выход "Подтверждение захвата" i-го канала ПДП; 15 — элемент

НЕ; 16 и 17 —; 18 и 19 — триггеры, 20 — элемент ИЛИ; 21 — элемент И, Блоки памяти образуют матричный на- 30 копитель, имеющий 2 строк (M — число м старших адресных разрядов системной шины, заведенных на первый дешифратор 3).

Ч асть матричного накопителя (К строк) занимает базовый (системный) накопитель, кото- 35 рый предназначен для хранения системых программ, подпрограмм общего пользования, таблиц, рабочих зон и т.п.

Другая часть матричного накопителя (2 — К строк) представляет собой информа- 40 ционный накопитель, и редназначенный для

,хранения информации, загрузка и выгрузка которой после обработки производится в, режиме прямого доступа к памяти.

Каждая строка базового накопителя мо- 45 жет иметь произвольное число блоков 2 памяти, а каждая строка информационного накопителя — не больше 2 блоков 2 памяти.

Запоминающее устройство работает следующим образом. 50

Поскольку обьем памяти матричного на- . копителя во много раз превышает обьем прямоадресуемой памяти микропроцессора, равный 2 слов (N — разрядность адресN ной шины микропроцессора), для работы 55 необходимо сформировать рабочую страницу памяти, равную по объему прямоадресуемой памяти и содержащую 2 блоков, ° памяти. Страница организуется таким образом, что от каждой строки накопителя берется только один блок памяти (тот, который нужен на данном этапе вычислений). Формирование рабочей страницы осуществляется программным способом с помощью дешифратора 4 и регистров 5, Эти. регистры являются программнодоступными, так как их информационные входы связаны с ин-. формационными разрядами системой шины

1, а посредством второго дешифратора 4 их входы записи связаны с адресными разрядами системой шины 1. Каждый из регистров 5 имеет свой адрес, поэтому с помощью двух команд процессора в эти регистры может быть записан соответствующий унитарный код (содержащий только одну единицу, все остальные разряды — нули) номера нужного. блока памяти. В микропроцессоре

К580ВМ80 для записи кода в один регистр необходимы две команды:

MVl А, NOM;

STA ADRRi, где NOM — номер нужного блока 2 памяти (в унитарном коде);

ADRRi — адрес i-го регистра.

После записи кода в регистр только на одном из его выходов будет присутствовать разрешающий потенциал. Аналогичным образом записываются соответствующие коды в регистры 5 всех строк матричного накопителя. Процедура формирования рабочей страницы памяти для микропроцессора не требует много времени, так как включение в рабочую страницу одного блока памяти производится за время около 10 мкс, После программирования рабочей страницы начинается работа микропроцессора по программе обработки, Процессору доступен любой блок памяти, входящий в сформированную рабочую страницу памяти.

Микропроцессор выставляет адрес на адресные разряды системной шины 1. Дешифратор 3, используя M старших разрядов адреса, формирует сигнал дешифрации на одном из своих выходов, Если сигнал дешифрации с дешифратора 3 поступает на одну из строк базового накопителя, т,е. на первые входы выборки блоков 2 памяти, то в этой строке будет выбран только один блок

2 памяти, а именно тот, который включен в рабочую страницу (т.е. тот, на второй вход выборки которого заведен разрешающий сигнал с выхода регистра 5). Микропроцессор в этом случае прочитает или запишет нужную информацию в выбранный блок 2 памяти, подав соответственно сигнал чтения или записи на соответствующий разряд системной шины 1.

1695382

Если сигнал дешифрации с дешифратора 3 поступает на одну из строк информационного накопителя, то он попадает на первый вход первого элемента И 16 блока 8 управления (фиг.2), Если на второй вход пер- 5 ного элемента И 16 поступает низкий потенциал с прямого выхода триггера 19 (т.е. в данный момент времени данная строка информационного накопителя не работает со своим каналом прямого доступа), то на вы- 10 ходе первого элемента И 16 имеется низкий потенциал (фиг.З,д, момент времени t5). В момент времени те по положительному фронту инверсного сигнала синхронизации (фиг.3,e) на прямом выходе первого триггера 15

18 формируется сигнал низкого уровня (фиг.Ç,е интервал времени t6 — tp), который поступает на входы выборки ключевого элемента 6 и регистра 5 и открывает их, Одновременно с инверсного выхода триггера 18 20 сигнал высокого уровня через элемент ИЛИ

20 (фиг.З,ж, интервал времени ts — tg) поступает на первые входы выборки блоков 2 памяти. При этом через ключевой элемент 6 локальная шина данной строки информаци- 25 онного накопителя подключается к системной шине 1, выходы регистра 5 переходят из высокоимпедансного в открытое состояние (выходы дешифратора 7 при этом . находятся в высокоимпедансном состоя- 30 нии), один из выходов имеет разрешающий потенциал, в результате чего соответствующий блок 2 памяти данной строки выбирается. Микропроцессор может обращаться к этому блоку памяти с целью записи или 35 чтения информации, выставляя соответственно сигнал записи или чтения на соот ветствующий разряд системной шины 1. B - ° момент времени te микропроцессор снимает установленный адрес с адресных 40 разрядов (или устанавливает другой), дешифратор 3 снимает сигнал дешифрации и цикл обращения микропроцессора кданной строке заканчивается.

Канал прямого доступа к памяти со свободной строкой информационного накопителя (т.е. со строкой, к которой в данный момент времени не обращается микропроцессор) работает следующим образом. 50

i-й контроллер прямого доступа к памяти выставляет сигнал высокого уровня

"Запрос захвата" на вход 13 l-й строки информационного накопителя (фиг.3, в, момент времени t>), Этот сигнал поступает не. на микропроцессор, а на вход второго элемента И 17 блока 8 управления. В это время на другом входе элемента И 17 присутствует высокий потенциал с прямого выхода триггера 18, поэтому на 0-вход триггера 19 поступает сигнал высокого уровня. В момент времени tz по положительному фронту прямого сигнала синхронизации (фиг.З, а) на прямом выходе триггера 19 сформируется высокий потенциал (фиг.3, r, интервал времени tz — тф такой же длительности сигнал высокого уровня формируется и на выходе элемента ИЛИ 20. Сигнал с прямого выхода триггера 19 в виде сигнала "Под-: тверждение захвата" поступает через выход

14 на соответствующий вход контроллера

ПДП и разрешает его работу. При этом инверсный сигнал от сигнала "Подтверждение захвата" (с инверсного выхода триггера 19) поступает на вход выборки дешифратора 7 и открывает его выходы, Выходы регистра 5 в данный интервал ремени аходятся в высокоимпедансном состоянии, Контроллер

ПДП на адресные разряды локальной шины

10 выставляет адрес, M старших разрядов которого заведены на дешифратор 7. Результатом дешифрации будет разрешающий сигнал на одном из выходов дешифратора 7, вследствие чего один блок

2 памяти данной строки (на второй вход выборки которого поступает разрешающий сигнал дешифратора 7) будет выбран, так как на первые входы выборки блоков 2 памяти поступает разрешающий сигнал с выхода элемента ИЛИ 20 блока 8 управления (фиг.2), Контроллер ПДП таким образом может вести обмен информацией с любым блоком памяти своей строки информационного накопителя, меняя коды на адресных разрядах локальной шины 10, Адресация блоков

2 памяти в строке для контроллера ПДП горизонтальна, а именно первый (левый) блок имеет начальные адреса (начиная с нуля), а последний (крайний правый) — последние адреса адресного пространства, в то время как для микропроцессора каждый блок 2 памятй строки занимает одно и то же адресное пространство (адресация строк для микропроцессора вертикальная), Канал прямого доступа с занятой строкой информационного накопителя работает следующим образом.

Если с данной строкой информационного накопителя рабе: лет микропроцессор, а в это время контроллер ПДП выставляетсигнал "Запрос захвата" (фиг.З,в, момент времени t7), то этот сигнал поступит на вход элемента И 17. Так как в данный момент времени на прямом выходе триггера 18 присутствует низкий потенциал, на входах элемента И 17 совпадения вь,соких потенциалов не произойдет, на его выходе будет низкий потенциал и триггер 19 останется в нулевом состоянии. По окончании работы

1695382

Микропроцессор с занятой строкой информационного накопителя работает следу- 20

Ющим образом.

Если с данной строкой информационно го накопителя работает контроллер ПДП и

-" приходит запрос от микропроцессора (фиг.3, д, времени tis), то этот сигнал посту- 25 пает на вход элемента И 16 и на вход эле чента И 21. Так как на прямом выходе триггера 19 присутствует высокий потенциап, то элемент И 16 будет закрыт, на прямом выходе триггера 18- высокий потенциал. На 30 входах элемента И 21 присутствуют два сигнала низких уровней, значит, и на его выходе будет сигнал низкого уровня. Этот сигнал через многовходовый элемент ИЛИ 9 и выход 12 устройства поступит на вход "Готов- 35

40 инверсного выхода закроет элемент И 21, а 45 низким потенциалом прямого выхода триг50 микропроцессора с данной строкой ин рормационного накопителя дешифратор 3 снимет сигнал низкого уровня (фиг.З,д, момент

tg); через небольшую задержку (фиг.3,е, tg), на прямом выходе триггера 18 установится высокий потенциал, который поступит на вход элемента И 17. На 0-вход триггера 19 поступит высокий потенциал и в момент

Ьремени tio на его прямом выходе и на выоде элемента ИЛИ 20 появится высокий отенциал, т.е. сигнал "Подтверждение захвата" (фиг,3,г,ж). Канал ПДП произведет пересылку информации и в момент времени

t<> снимет сигнал "Запрос захвата". В моМент времени t12 триггер 19 переключится и на его прямом выходе установится сигнал низкого уровня. ность" микропроцессора, в результате чего

Микропроцессор остановится, т,е. перейдет в режим бжидания и будет находиться в этом состоянии до момента времени цу, т.е. пока канал ПДП не закончит работу (фиг.3, 3). В момент времени цв контроллер ПДП снимет сигнал "Запрос захвата", в момент времени t17 переключится в нулевое состояние триггер 19, высокий потенциал с его гера 19 откроется элемент И 16. В момент времени цв переключится триггер 18 и далее работа микропроцессора будет происходить так, как было описано выше, т.е, микропроцессор будет работать с данной строкой информационного накопителя на интервале времени ов-tm, Таким образом, канал ПДП и микропроцессор могут работать в одно и то же время, но с разными строками накопителей (в отличие от прототипа, в котором по сигналу

"Запрос захвата" от канала ПДП микропроцессор отключается, т.е. переводит

15 свои шины данных и адреса в высокоимпендансное состояние, а сам переходит в режим ожидания). В предлагаемом устройстве конфликтные ситуации возникают только в том случае, если к одной и той же строке информационного накопителя одновременно обращаются микропроцессор и соответствующий контроллер ПДП. В этом случае один из них захватывает инициативу (так как триггеры 18 и 19 тактируются противофазными сериями импульсов), а другой из них ожидает конца работы первого, после чего сам работает сданной страницей памяти.

Формула изобретения

Запоминающее устройство, содержащее блоки памяти, объединенные в матрицу основного и дополнительного накопителей, первый и второй дешифраторы, регистры строк, ключевые элементы, соответствующие информационные входы-выходы блоков памяти основного накопителя объединены и соединены с информационными входами регистров строк и являются информационными входами-выходами первой- группы устройства, соответствующие адресные входы блоков памяти основного накопителя объединены и являются адресными входами второй группы устройства, входы записи-считывания блоков памяти основного накопителя объединены и являются первым входом записи-считывания устройства, соответствующие информационные входы-выходы блоков памяти дополнительного накопителя объединены, соединены с входами регистра строк и являются информационными входами-выходами второй группы устройства, соответствующие адресные входы блоков памяти дополнительного накопителя объединены и являются адресными входами третьей группы устройства, входы записи-считывания блоков памяти дополнительного накопителя объединены и являются втерым входом записи-считйвания устройства, входы первого дешифратора являются адресными входами первой группы устройства. входы второго дешифратора соединены с адресными входами второй группы устройства, управляющий вход второго дешифратора соединен с первым входом записи-считывания устройства, первые входы выборки блоков памяти каждой строки основного накопителя объединены и соединены с соответствующими выходами первого дешифратора, выходы второго дешифратора соединены с входами синхрони- . зации соответствующих регистров строк основного и дополнительного блоков памяти, выходы регистров. соединены с вторыми

1695382

10 входами выборки соответствующих блоков памяти основного и дополнительного накопителей,отличающееся тем, что,с целью повышения быстродействия устрой- ства, в него введены элемент ИЛИ, а в 5 каждую строку дополнительного накопителя -дешифратор строки, блок управления, ключевой элемент, первые информационные входы-выходы ключевого элемента соединены с информационными входами-выходами вто- 10 рой группы устройства, адресными входами третьей группы устройства, вторым входом записи-Считывания устройства, вторые информационные входы-выходы ключевого элемента соединены с ин- 15 форма цион н ы ми входами-выходами первой группы устройства, адресными входами второй группы устройства, первым входом записи-считывания устройства, вход задания режима блока 20 управления соединен с соответствующим выходом первого дешифратора, вход "Запрос захвата" является входом "Запрос захвата" соответствующего канала прямого, доступа к памяти устройства, вход синхронизации блока управления является одноименным входом устройства, первый выход блока управления соединен с входами задания режима ключевого элемента и регистра строк, второй выход блока управления соединен с первыми входами выборки блоков памяти дополнительного накопителя, третий выход блока управления является выходом "Подтверждение" захвата соответствующего канала прямого доступа к памяти, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом дешифратора строк, входы дешифратора строк соединены с адресными входами третьей группы устройства, выходы дешифратора строк — с соответствующими выходами регистра строк дополнительного блока памяти, пятый выход блока управления соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого является выходом Готовность" устройства.

1695382

Редактор A. Лежнина

Заказ 4166 Тираж Подписное

ВН

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

t z 44

Составитель Ю. Сычев

Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид