187055. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés intelligens elektronikus berendezések memóriakapacitásának kiterjesztésére
I 187 055 2 A találmány tárgya fizikai vagy logikai sínrendszeren alapuló intelligens elektronikus berendezések memóriakapacitásának jelentős kiterjesztésére és a megnövelt memória hatékony, rugalmas felhasználására alkalmas kapcsolási elrendezés, melylyel az intelligens elektronikus berendezés hardware moduljai változtatás nélkül, software moduljai részben változtatás nélkül, részben minimális változtatással felhasználhatók. Ilyen intelligens elektronikus berendezést ismertet a 177.236 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás, amelyben a bevezetett buszjelek és a megfelelően kialakított master és slave modulok révén különböző sebességű és időzítésű viszonyokkal rendelkező slave modulok alkalmazhatók a rendszerben felhasznált mikroproceszszor típusától függetlenül. A mikroprocesszorok megjelenése, alkalmazása különféle műszerek, automatikus mérő, adatfeldolgozó és szabályozó berendezések, stb. teljesítőképességét, intelligenciáját nagymértékben megnövelték. A mikroprocesszorok alkalmazása lehetővé tette összetett algoritmusok műszerekbe, készülékekbe építését, az ember-gép kapcsolat minőségileg új kialakítását, a készülékek megbízhatóságának jelentős növelését, önteszt, önkalibrálás megvalósítását, stb., valamint nagymennyiségű adat kezelését. Ezen megnövekedett lehetőségek kihasználása azonban azt eredményezte, hogy az intelligens berendezések memóriaigénye (a programok és az adatok tárolására szolgáló memória) olyan mértékben megnőtt, hogy bár a felhasználandó mikroproceszszor teljesítőképessége (sebessége, utasításrendszere, stb.) az adott alkalmazásban elegendő, a megcímezhető memóriaterület korlátozott volta miatt (az általánosan használt 8 bites processzoroknál és néhány 16 bites processzornál a címezhető terület max. 64 kbyte) a már meglévő mikroprocesszoros rendszerek mégsem alkalmazhatók. A 8 bites mikroprocesszorok által biztosított 64 kbyte címterület egyes processzoroknál teljes egészében memória címzésére használható, más processzoroknál e területen helyezhetők el a perifériák is (memóriába ágyazott perifériacímzés), amely a felhasználható memóriaterületeí tovább csökkenti. Univerzális, processzorfüggetlen mikroprocesszor rendszereknél, mint amilyen a 177.236 lajstromszámú szabadalmi leírás szerinti intelligens elektronikus berendezés, ezen utóbbi mikroprocesszorok miatt általában a memóriába ágyazott perifériacímzés használatos, tehát a rendelkezésre álló memóriaterüíet ilyenkor még 64 kbyte-nál is kisebb. A megcímezhető memóriaterület növelésére többprocesszoros rendszereknél még nagyobb az igény különösen akkor, ha az egyes processzorok a rendszerben lévő többi processzor erőforrásait ablakokon keresztül látják; ez ugyanis a megcímezhető saját memóriaterületeí csökkenti. A megcímezhető memóriaterülcí növelésének alapvetően két módja lehetséges: 1. Olyan korszerű, a legutóbbi időkben megjelent mikroprocesszort alkalmazunk, amely címtartománya nagyobb. A korszerű, elsősorban 16 és 32 bites mikroprocesszorok újabb típusai általában a 64 kbyte-os mezőnél jelentősen nagyobb címtartománnyal rendelkeznek (pl. az Intel 8086 processzor 1 Mbyte, a Zilog Z8001 processzor pedig 8 Mbyte közvetlen címzésére képes). Ezen új mikroproceszszorok alkalmazása azonban számos problémát vet fel, melyek közül a jelentősebbek a következők: — a megnövelt címterületen túl e processzorok általában egyéb tulajdonságaikban (pl. utasításrendszer, sebesség, vezérlőjelek, stb.) is lényegesen különböznek a 8 bites mikroprocesszoroktól. E különbségek azt jelentik, hogy közvetlen alkalmazásuk már meglévő moduláris rendszerekben komoly nehézségekbe ütközik: felhasználásuk lényegében a teljes hardware és software rendszer áttervezését, új mikroprocesszoros háttér létrehozását igénylik. Ez tehát azt jelenti, hogy ezen új processzorok alkalmazásához a már meglévő rendszerek elemei nem használhatók fel. Egy új, nagyobb tudású és jelenleg lényegesen költségesebb rendszer létrehozása azonban csak akkor lehet indokolt, ha valóban szükség van e rendszer nagyobb teljesítőképességére, egyéb esetekben ez a megoldás sem műszakilag, sem gazdaságilag nem indokolható. 2. A memóriaterület megnövelése ún. memória!apok bevezetésével is lehetséges, ahol egy memórialap méretét a processzor közvetlen címzési képessége szabja meg. így pl. n számú memórialap esetén a megcímezhető terület az eredetinek nszeresére növelhető, ahol n értéke célszerűen 2 és 16 között lehet. A memórialapok bevezetésével a rendszerben egyidejűleg mindig csak egy lap látszik, így a rendszerben lévő master egységek (központi egységek, a közvetlen memória hozzáférést biztosító úgynevezett DMA vezérlők) közvetlen címtartományát nem kell bővíteni. A memórialapok bevezetéséhez külön lapkijelölő áramkörre van szükség, valamint a rendszerben lévő memóriamodulok külső jellel történő ietiithatóságát/engedélyezhetőségét kell biztosítani. Ez utóbbi általában nem jelent módosítási igényt, mert a mikroprocesszoros rendszerek egy részénél a memóriamodulok eleve rendelkeznek ilyen engedélyező/letiltó bemenettel. A memórialapok bevezetése különösen moduláris felépítésű mikroprocesszoros rendszereknél célszerű, ahol egy viszonylag egyszerű lapkijelölő áramkör és további megfelelő számú memóriamodul rendszerbe állításával, a többi modul (központi egység-, periféria-, DMA vezérlő, stb. modulok) változatlanul hagyása mellett bővíthető a mikroprocesszoros rendszer memóriakapacitása. A memóríalapok alkalmazásának egyik lehetséges módja. hogy az egyes lapok egymás után helyezkednek el, s így egy n-szeres kapacitású lineáris memória nyerhető. E megoldás egyszerű kiegészítő modult igényel, azonban a hatékony, rugalmas memóriafelhasználásl nem teszi lehetővé. A rugalmas memóriafelhasználáshoz, a következő problémák megoldása szükséges: — Biztosítani kell, hogy a mikroprocesszoros rendszer programjai és adatai bármelyik memórialapon lehessenek, illetve átírhatók legyenek. — Lehetővé kell tenni az egyes memórialapok közötti gyors váltást, vagyis bármely memórialap tetszőleges helyéről bármely memórialap szintén 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
