183331. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés intelligens elektronikus berendezések csatolására
1 183 331 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés intelligens elektronikus berendezések csatolására, amely fizikai vagy logikai sínrendszeren alapuló intelligens elektronikus berendezések között gyors adatátvitelt tesz lehetővé, így több processzoros rendszert lehet létrehozni, az intelligens elektronikus berendezések kismértékű bővítésével. Intelligens elektronikus berendezések azok a különösen mérési, adatfeldolgozási vagy vezérlési célokra használt elektronikus berendezések, amelyek mikroszámítógép elemekből, pl. mikroprocesszorból, perifériavezérlőkből, memóriákból és azok közötti összeköttetésekből állnak. Mivel egy mikroprocesszoros rendszer kifejlesztése jelentős erőfeszítést igényel, kifejlesztettek olyan univerzális rendszereket, amelyeket rugalmasságuk, modul rendszerű felépítésük és egyszerű bővíthetőségük sokféle feladat ellátására alkalmassá tesz. Egy mikroprocesszoros berendezés feldolgozási sebességét a benne alkalmazott mikroprocesszor - technológia által meghatározott - sebessége korlátozza. Ez a sebesség bonyolultabb feladatok, gyorsabb folyamatok esetén gyakran elégtelen. Ilyenkor háromféle megoldás szokásos: 1. Cél - hardware elemekkel végeznek el bizonyos műveleteket (fix- ill. lebegőpontos szorzás, gyors Fourier-transzformáció stb.). Ezek gyakran speciális célra készült áramkörök, melyek kifejlesztése jelentős erőfeszítést igényel. Az univerzalitás ezzel a megoldással megszűnik. 2. Speciális, nagy sebességű processzorokat (bipoláris processzorok) alkalmaznak. Ezek rendszertechnikája lényegesen eltér az elterjedt N—MOS mikroprocesszorokétól, ezért a kialakított rendszerbe nehezen illeszthetők, és az illesztés következtében a sebesség is csökken. 3. Több mikroprocesszort használnak a feladat megoldására (multi-mikroprocesszoros rendszer). Az előző két módszer nehézségei miatt ezt a megoldást gyakran alkalmazzák. A több processzor alkalmazásával lehetővé válik a funkcionálisan többé-kevésbé független részfeladatok külön-külön való kezelése, ami áttekinthetőbb struktúrát és egyszerűbb programozást tesz lehetővé. Multi-mikroprocesszoros rendszerek létrehozása számos módon lehetséges. A leggyakoribb mód erre, hogy speciális többprocesszoros rendszert fejlesztenek ki (pl. array processzorok). Ezek hátránya a kötött struktúra (a flexibilitás kicsi). A műszerfejlesztés szempontjából alkalmasabbak a többprocesszoros sínrendszerek. Ezekben egykártyás, speciálisan erre a célra kifejlesztett mikroszámítógépek kapcsolódnak a közös sínre (pl. Intel Multibus) vagy csak a központi egységek kialakítása olyan, hogy több képes együttműködni a közös sínen (pl. MMPS rendszer). Ezeknek a megoldásoknak az a nehézsége, hogy eleve többprocesszoros célú Master egységek fejlesztését igényli, rögzített struktúrájúak, másrészt a központi sínrendszer terhelhetősége korlátozott. Az utóbbi években megjelenő mikroprocesszorok egy részénél megvalósították a közvetlen együttműködési lehetőséget (pl. az SC/MP, I 8086, TMS 9900, MC 68000, Z 8000 típusú mikroprocesszorok). Ezeket úgy tervezték, hogy adat- és címvezetékeiket, valamint vezérlő kimeneteiket közvetlenül össze lehet kötni egy közös sínen, és így az egyes processzorok összes adatforgalma ezen a közös sínen bonyolódik. Ezért ez a megoldás csak 2...4 processzor zavartalan együttműködését képes biztosítani. A fentiekből láthatóan a flexibilitási és univerzalitási követelményeknek a többprocesszoros sínrendszerek tesznek leginkább eleget, de speciális hardware elemek fejlesztését igénylik, és a közös sín adatáteresztő képessége korlátozza a rendszer teljesítőképességét. Egy más, lényegesen flexibilisebb megoldást jelentenek az ún. lazán csatolt rendszerek. Ezekben független mikroszámítógépeket kapcsolunk össze Input/Output portok segítségével. Sajnos, ebben a megoldásban az 1/0 kezelés lassúsága ismét a sebességet csökkenti. Ezen pl. úgy lehet segíteni, hogy 1/0' portok helyett ún. kettős hozzáférésű memóriák segítségével oldjuk meg az adattovábbítást. Ez a módszer drága (a memóriaszükséglet miatt), másrészt a kettős hozzáférés igen gondos tervezést igényel. A találmány célja olyan kapcsolási elrendezés létrehozása intelligens elektronikus berendezések csatolására, amely a lazán csatolt rendszerek rugalmasságát és a többprocesszoros sínen alapuló rendszerek adattovábbítási gyorsaságát egyesíti magában. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a lényegében független, mikroszámítógépet tartalmazó intelligens elektronikus berendezések sínjeit és adattovábbítás idejére elektronikusan összekapcsoljuk, és így maximális adatátviteli sebességet érünk el. Az adatátviteli szünetekben az intelligens elektronikus berendezések egymástól szétkapcsoltan, önállóan működnek. A kitűzött célt olyan kapcsolási elrendezés létrehozásával értük el, amely a találmány szerint célszerűen közvetlen memóriahozzáférést engedélyező/tiltó áramkört, átvitelkérést jelző megszakítás áramkört, célszerűen átvitelt jelző megszakítás áramkört, állapotlekérdező jelet kezelő áramkört, címfelismerő és transzformáló logikát, állapotjelző jelet kezelő áramkört és összekapcsoló/elválasztó buffereket tartalmaz, ahol a címfelismerő és transzformáló logika az első intelligens elektronikus berendezés címsínére kapcsolódik, a címfelismerő és transzformáló logika kimenetel ezenkívül célszerűen logikai kapukon keresztül az összekapcsoló/elválasztó bufferek vezérlőbemenetével, az állapotlekérdező jelet kezelő áramkör és az állapotjelző jelet kezelő áramkör vezérlőbemeneteivel vannak összekötve; az állapotlekérdező jelet kezelő áramkör bemenetei az első intelligens elektronikus berendezés állapotlekérdező kimenetével és a második intelligens elektronikus berendezés órajel kimenetével, kimenete pedig a második intelligens elektronikus berendezés állapotlekérdező kimenetével van öszszekötve; az állapotjelző jelet kezelő áramkör bemenetei a második intelligens elektronikus berendezés állapotjelző kimenetével illetve az első intelligens elektronikus berendezés órajel kimenetével, kimenete pedig az első intelligens elektronikus berendezés állapotjelző vonalával van összekötve; a közvetlen memóriahozzáférést engedélyező/tiltó áramkör adat-, cím- és beíróbemenetei a második intelligens elektronikus berendezés sínére vannak kapcsolva, kapuzott bemenete a második intelligens elektronikus berendezés közvetlen memóriahozzáférést kérő kimenetére, kimenete célszerűen a második intelligens elektronikus berendezés központi egységének közvetlen memóriahozzáférést kérő bemenetével, az átvitelkérést jelző megszakítás áramkör bemenete célszerűen a második intelligens elektronikus berendezés sínével, kimenete pedig az első intelligens elektronikus berendezés megsza5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
