Вычислительный модуль

 

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в вычислительных устройствах различного назначения. Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в увеличении числа используемых в вычислительном модуле программ за счет обеспечения возможности использования сервисных программ изготовителя модуля. Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в вычислительный модуль, содержащий внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, основное постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами, первый элемент «ИЛИ», коммутирующий элемент и внешний соединитель, введены дополнительное постоянное запоминающее устройство, второй элемент «ИЛИ» и элемент «НЕ».

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в вычислительных устройствах различного назначения.

Известен вычислительный модуль, описанный в работе [1], содержащий шину адреса (внутреннюю системную магистраль адреса), шину данных (внутреннюю системную магистраль данных), шину управления (внутреннюю системную магистраль управления), микропроцессор (центральный процессор), оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами.

В вычислительном модуле выходы адреса центрального процессора, входы адреса оперативного запоминающего устройства, входы адреса постоянного запоминающего устройства и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса.

Входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных оперативного запоминающего устройства, входы-выходы данных постоянного запоминающего устройства и входы-выходы данных контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью данных. Входы-выходы управления центрального процессора, входы-выходы управления оперативного запоминающего устройства, входы-выходы управления постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления.

Недостатком устройства [1] является невозможность использования внешнего запоминающего устройства вместо содержащегося в модуле постоянного запоминающего устройства, что не позволяет монтировать в модуль незапрограммированное постоянное запоминающее устройство с последующим его программированием на основе программ во внешнем запоминающем устройстве и/или программ, загружаемых в оперативное запоминающее устройство, восстанавливать испорченные (ошибочно стертые) программы в постоянном запоминающем устройстве без его демонтажа из вычислительного модуля, отрабатывать и тестировать новые версии программного обеспечения без стирания старых версий в постоянном запоминающем устройстве.

Возможность использования внешнего запоминающего устройства вместо содержащегося в модуле постоянного запоминающего устройства обеспечена в вычислительном модуле [2], являющемся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому и принятом за прототип.

Вычислительный модуль [2] содержит внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство (основное постоянное запоминающее устройство), контроллер связи с внешними устройствами, элемент «ИЛИ» (первый элемент «ИЛИ»), коммутирующий элемент и внешний соединитель, при этом выходы адреса центрального процессора, входы адреса оперативного запоминающего устройства и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса, входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных оперативного запоминающего устройства, входы-выходы данных постоянного запоминающего устройства и входы-выходы данных контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью данных, входы-выходы управления центрального процессора, входы-выходы управления оперативного запоминающего устройства, входы-выходы управления постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления, контроллер связи с внешними устройствами имеет вход сигнала «Свой», оперативное запоминающее устройство и основное постоянное запоминающее устройство имеют выходы сигнала «Свой», выход сигнала «Свой» оперативного запоминающего устройства соединен с первым входом элемента «ИЛИ», выход сигнала «Свой» постоянного запоминающего устройства соединен с первым выводом коммутирующего элемента, второй вывод коммутирующего элемента соединен со вторым входом элемента «ИЛИ», выход элемента «ИЛИ» соединен со входом сигнала «Свой» контроллера связи с внешними устройствами, выводы коммутирующего элемента соединены с контактами внешнего соединителя.

Недостатком вычислительного модуля [2] является невозможность использования в модуле сервисных программ изготовителя модуля (тестовые, интерфейсные и дополнительные сервисные средства, в том числе и программы загрузки и программирования основного постоянного запоминающего устройства).

Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в увеличении числа используемых в вычислительном модуле программ за счет обеспечения возможности использования сервисных программ изготовителя модуля.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в вычислительный модуль, содержащий внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, основное постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами, первый элемент «ИЛИ», коммутирующий элемент и внешний соединитель, при этом выходы адреса центрального процессора, входы адреса оперативного запоминающего устройства и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса, входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных оперативного запоминающего устройства, входы-выходы данных основного постоянного запоминающего устройства и входы-выходы данных контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью данных, входы-выходы управления центрального процессора, входы-выходы управления оперативного запоминающего устройства, входы-выходы управления основного постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления, контроллер связи с внешними устройствами имеет вход сигнала «Свой», оперативное запоминающее устройство и основное постоянное запоминающее устройство имеют выходы сигнала «Свой», выход сигнала «Свой» оперативного запоминающего устройства соединен с первым входом первого элемента «ИЛИ», второй вывод коммутирующего элемента соединен со вторым входом первого элемента «ИЛИ», выход первого элемента «ИЛИ» соединен со входом сигнала «Свой» контроллера связи с внешними устройствами, выводы коммутирующего элемента соединены с контактами внешнего соединителя, введены дополнительное постоянное запоминающее устройство, второй элемент «ИЛИ» и элемент «НЕ», при этом внутренняя системная магистраль адреса соединена со входами адреса основного постоянного запоминающего устройства и со входами адреса дополнительного постоянного запоминающего устройства, внутренняя системная магистраль данных соединена со входами-выходами данных дополнительного постоянного запоминающего устройства, внутренняя системная магистраль управления соединена со входами-выходами управления дополнительного постоянного запоминающего устройства, выход «Свой» основного постоянного запоминающего устройства соединен с первым входом второго элемента «ИЛИ», выход «Свой» дополнительного постоянного запоминающего устройства соединен со вторым входом второго элемента «ИЛИ», выход которого соединен с первым выводом коммутирующего элемента, внешний соединитель выполнен с контактом для подключения сигнала «Режим», который соединен со входом разрешения дополнительного постоянного запоминающего устройства и со входом элемента «НЕ», выход которого соединен со входом разрешения основного постоянного запоминающего устройства.

Кроме этого в предлагаемом вычислительном модуле дополнительное постоянное запоминающее устройство может быть выполнено в виде программируемой логической матрицы.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором обозначены:

1 - внутренняя системная магистраль адреса;

2 - внутренняя системная магистраль данных;

3 - внутренняя системная магистраль управления;

4 - центральный процессор;

5 - оперативное запоминающее устройство;

6 - основное постоянное запоминающее устройство;

7 - первый элемент «ИЛИ»;

8 - контроллер связи с внешними устройствами;

9 - вход-выход внешней системной магистрали адреса;

10 - вход-выход внешней системной магистрали данных;

12 - вход-выход внешней системной магистрали управления;

13 - коммутирующий элемент;

14 - внешний соединитель;

15 - дополнительное постоянное запоминающее устройство;

16 - второй элемент «ИЛИ»;

17 - элемент «НЕ».

Вычислительный модуль содержит внутреннюю системную магистраль 1 адреса, внутреннюю системную магистраль 2 данных, внутреннюю системную магистраль 3 управления, центральный процессор 4, оперативное запоминающее устройство 5, основное постоянное запоминающее устройство 6, первый элемент 7 «ИЛИ», контроллер 8 связи с внешними устройствами, вход-выход 9 внешней системной магистрали адреса, вход-выход 10 внешней системной магистрали данных, вход-выход 11 внешней системной магистрали управления, коммутирующий элемент 12, внешний соединитель 13, дополнительное постоянное запоминающее устройство 14, второй элемент 15 «ИЛИ», элемент 16 «НЕ».

Оперативное запоминающее устройство 5, основное постоянное запоминающее устройство 6, контроллер 8 внешней системной магистрали и дополнительное постоянное запоминающее устройство 14 имеют входы адреса, входы-выходы данных и входы-выходы управления.

Центральный процессор 4 имеет выходы адреса, входы-выходы данных и входы-выходы управления.

Выходы адреса центрального процессора 4 и входы адреса оперативного запоминающего устройства 5, входы адреса основного постоянного запоминающего устройства 6, входы адреса контроллера 8 связи с внешними устройствами и входы адреса дополнительного постоянного запоминающего устройства 14 соединены с внутренней системной магистралью 1 адреса.

Входы-выходы данных центрального процессора 4, входы-выходы данных оперативного запоминающего устройства 5, входы-выходы данных основного постоянного запоминающего устройства 6, входы-выходы данных контроллера 8 связи с внешними устройствами и входы-выходы данных дополнительного постоянного запоминающего устройства 14 соединены с внутренней системной магистралью 2 данных.

Входы-выходы управления центрального процессора 4, входы-выходы управления оперативного запоминающего устройства 5, входы-выходы управления основного постоянного запоминающего устройства 6, входы-выходы управления контроллера 8 связи с внешними устройствами и входы-выходы управления дополнительного постоянного запоминающего устройства 14 соединены с внутренней системной магистралью 3 управления.

Контроллер 8 связи с внешними устройствами имеет вход сигнала «Свой». Оперативное запоминающее устройство 5, основное постоянное запоминающее устройство 6 и дополнительное постоянное запоминающее устройство 14 имеют выходы сигнала «Свой».

Выход сигнала «Свой» оперативного запоминающего устройства 5 соединен с первым входом первого элемента 7 «ИЛИ».

Выход сигнала «Свой» основного постоянного запоминающего устройства 6 соединен с первым входом второго элемента 15 «ИЛИ», выход сигнала «Свой» дополнительного постоянного запоминающего устройства 14 соединен со вторым входом второго элемента 15 «ИЛИ», выход которого соединен с первым выводом коммутирующего элемента 12, выполненного, например, в виде съемной перемычки.

Второй вывод коммутирующего элемента 12 соединен со вторым входом первого элемента 7 «ИЛИ». Выход первого элемента 7 «ИЛИ» соединен со входом сигнала «Свой» контроллера 8 связи с внешними устройствами, выводы коммутирующего элемента 12 соединены с контактами внешнего соединителя 13.

Вход разрешения дополнительного постоянного запоминающего устройства 14 соединен с контактом для подключения сигнала «Режим» внешнего соединителя 13 и со входом элемента 16 «НЕ», выход которого соединен со входом разрешения основного постоянного запоминающего устройства 6.

Основное постоянное запоминающие устройство 6 может быть выполнено, в частности, на элементах энергонезависимой электроперепрограммируемой памяти.

Дополнительное постоянное запоминающие устройство 14 может быть выполнено в виде программируемой логической матрицы.

Контроллер 8 связи с внешними устройствами выполнен в виде контроллера внешней системной магистрали, входы-выходы внешней системной магистрали адреса, входы-выходы внешней системной магистрали данных и входы-выходы внешней системной магистрали управления которого являются, соответственно, входами-выходами 9 внешней системной магистрали адреса, входами-выходами 10 внешней системной магистрали данных и входами-выходами 11 внешней системной магистрали управления вычислительного модуля. Входы-выходы 9, 10, 11 внешних системных магистралей адреса, данных и управления выведены на внешний соединитель 13.

Вычислительный модуль работает следующим образом.

При отсутствии сигнала «Режим» на внешнем соединителе 13 вычислительный модуль работает как модуль по полезной модели-прототипу.

При работе вычислительного модуля центральный процессор 4 выдает сигналы адреса на своих выходах внутренней системной магистрали 1 адреса, сигналы управления на своих выходах внутренней системной магистрали 3 управления, и при необходимости (при операциях записи) сигналы данных на своих выходах внутренней системной магистрали 2 данных. Посредством внутренней системной магистрали 1 адреса, внутренней системной магистрали 2 данных, внутренней системной магистрали 3 управления эти сигналы поступают на соответствующие входы оперативного запоминающего устройства 5, основного постоянного запоминающего устройства 6 и контроллера 8 связи с внешними устройствами.

Если выданный адрес входит в диапазон адресов, принадлежащих оперативному запоминающему устройству 5, то оперативное запоминающее устройство 5 выдает сигнал «Свой» на выход сигнала «Свой». Сигнал «Свой» поступает на первый вход первого элемента 7 «ИЛИ». На выходе первого элемента 7 «ИЛИ» возникает сигнал логической единицы, который поступает на вход сигнала «Свой» контроллера 8 связи с внешними устройствами и блокирует работу контроллера 8 связи с внешними устройствами, а оперативное запоминающее устройство 5 осуществляет обмен информацией с центральным процессором 4.

Если выданный адрес входит в диапазон адресов, принадлежащих основному постоянному запоминающем устройству 6, то основное постоянное запоминающее устройство 6 выдает сигнал «Свой» на выход сигнала «Свой». Сигнал «Свой» основного постоянного запоминающего устройства 6 поступает на первый вход второго элемента 15 «ИЛИ». На выходе второго элемента 15 «ИЛИ» возникает сигнал логической единицы. Если коммутирующий элемент 12 замкнут или замкнуты соответствующие контакты внешнего соединителя 13 и сигнал «Свой» поступает на второй вход первого элемента 7 «ИЛИ», на выходе первого элемента 7 «ИЛИ» возникает сигнал логической единицы, который поступает на вход сигнала «Свой» контроллера 8 связи с внешними устройствами и блокирует работу контроллера 8 связи с внешними устройствами, а постоянное запоминающее устройство 6 осуществляет обмен информацией с центральным процессором 4. Если коммутирующий элемент 12 разомкнут и разомкнуты соответствующие контакты внешнего соединителя 13, то на втором входе первого элемента 7 «ИЛИ» не присутствует сигнал логической единицы, и соответственно, на выходе первого элемента 7 «ИЛИ» не возникает сигнал логической единицы. Работа контроллера 8 связи с внешними устройствами не блокируется, и контроллер 8 связи с внешними устройствами осуществляет обмен информацией с устройствами, подключенными через внешний соединитель 13 к внешним системным магистралям адреса, данных и управления 9, 10 и 11.

При наличии сигнала «Режим» на внешнем соединителе 13 в рабочий режим переходит дополнительное постоянное запоминающее устройство 14, а основное постоянное запоминающее устройство отключается по инвертированному сигналу, поступающему с выхода элемента 16 «НЕ». Модуль переходит в режим работы с сервисными программами завода-изготовителя.

Введение дополнительного запоминающего устройства 14 и сигнала «Режим» позволяет использовать в вычислительном модуле две независимые постоянные программы в двух независимых постоянных (перепрограммируемых) запоминающих устройствах.

Основное постоянное запоминающее устройство 6 может содержать программы пользователя (операционную систему, функциональные программы, интерфейсы пользователя, сетевые средства и прочее), в то время как введенное дополнительное постоянное запоминающее устройство 14 может содержать сервисные программы изготовителя модуля (тестовые программы, интерфейсные и дополнительные сервисные средства, в том числе и программы загрузки и программирования основного постоянного запоминающего устройства). Сигнал «Режим» на внешнем соединителе 13 позволяет выбирать режим работы вычислительного модуля - либо работа с программами пользователя, либо работа с сервисными программами завода-изготовителя. Дополнительный элемент 15 «ИЛИ» введен для обеспечения сохранения возможности работы с внешними устройствами независимо от того, в каком режиме находится вычислительный модуль (активно основное или дополнительное постоянное запоминающее устройство).

Таким образом, технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в увеличении числа используемых в вычислительном модуле программ за счет обеспечения возможности использования сервисных программ изготовителя модуля.

Представленные чертежи и описание вычислительного модуля позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить его промышленным способом и использовать в вычислительных устройствах различного назначения, что характеризует предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.

Источники информации.

1. Каган Б.М. Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987, - с. 11.

2. Свид. РФ 13511 на ПМ, МПК G06F 7/00, опубл. 20.04.2000 г. (прототип).

Перечень обозначений к чертежу

1 - внутренняя системная магистраль адреса;

2 - внутренняя системная магистраль данных;

3 - внутренняя системная магистраль управления;

4 - центральный процессор;

5 - оперативное запоминающее устройство;

6 - основное постоянное запоминающее устройство;

7 - первый элемент «ИЛИ»;

8 - контроллер связи с внешними устройствами;

9 - вход-выход внешней системной магистрали адреса;

10 - вход-выход внешней системной магистрали данных;

11 - вход-выход внешней системной магистрали управления;

12 - коммутирующий элемент;

13 - внешний соединитель;

14 - дополнительное постоянное запоминающее устройство;

15 - второй элемент «ИЛИ»;

16 - элемент «НЕ».

1. Вычислительный модуль, содержащий внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, основное постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами, первый элемент «ИЛИ», коммутирующий элемент и внешний соединитель, при этом выходы адреса центрального процессора, входы адреса оперативного запоминающего устройства и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса, входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных оперативного запоминающего устройства, входы-выходы данных основного постоянного запоминающего устройства и входы-выходы данных контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью данных, входы-выходы управления центрального процессора, входы-выходы управления оперативного запоминающего устройства, входы-выходы управления основного постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления, контроллер связи с внешними устройствами имеет вход сигнала «Свой», оперативное запоминающее устройство и основное постоянное запоминающее устройство имеют выходы сигнала «Свой», выход сигнала «Свой» оперативного запоминающего устройства соединён с первым входом первого элемента «ИЛИ», второй вывод коммутирующего элемента соединён со вторым входом первого элемента «ИЛИ», выход первого элемента «ИЛИ» соединён со входом сигнала «Свой» контроллера связи с внешними устройствами, выводы коммутирующего элемента соединены с контактами внешнего соединителя, отличающийся тем, что в вычислительный модуль введены дополнительное постоянное запоминающее устройство, второй элемент «ИЛИ» и элемент «НЕ», при этом внутренняя системная магистраль адреса соединена со входами адреса основного постоянного запоминающего устройства и со входами адреса дополнительного постоянного устройства, внутренняя системная магистраль данных соединена со входами-выходами данных дополнительного постоянного запоминающего устройства, внутренняя системная магистраль управления соединена со входами-выходами управления дополнительного постоянного запоминающего устройства, выход сигнала «Свой» основного постоянного запоминающего устройства соединен с первым входом второго элемента «ИЛИ», выход сигнала «Свой» дополнительного постоянного запоминающего устройства соединен со вторым входом второго элемента «ИЛИ», выход которого соединен с первым выводом коммутирующего элемента, внешний соединитель выполнен с контактом для подключения сигнала «Режим», который соединен со входом разрешения дополнительного постоянного запоминающего устройства и со входом элемента «НЕ», выход которого соединен со входом разрешения основного постоянного запоминающего устройства.

2. Вычислительный модуль по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное постоянное запоминающее устройство выполнено в виде программируемой логической матрицы.



 

Наверх