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 вычислительном модуле, содержащем внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами, элемент «ИЛИ», коммутирующий элемент и внешний соединитель, внешний соединитель выполнен с контактом для подключения сигнала «Режим», который соединен со входом старшего разряда адреса постоянного запоминающего устройства, входы остальных разрядов адреса постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими разрядами внутренней системной магистрали адреса с возможностью формирования двух независимых адресных пространств, образующих основное и дополнительное постоянные запоминающие устройство в физически едином постоянном запоминающем устройстве.

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, контроллер связи с внешними устройствами, 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 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 постоянного запоминающего устройства).

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в обеспечении возможности использования в вычислительном модуле сервисных программ изготовителя модуля.

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 вычислительном модуле, содержащем внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами, 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 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, внешний соединитель выполнен с контактом для подключения сигнала «Режим», который соединен со входом старшего разряда адреса постоянного запоминающего устройства, входы остальных разрядов адреса постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими разрядами внутренней системной магистрали адреса с возможностью формирования двух независимых адресных пространств, образующих основное и дополнительное постоянные запоминающие устройство в физически едином постоянном запоминающем устройстве.

Кроме этого в предлагаемом вычислительном модуле постоянное запоминающее устройство может быть выполнено на основе элементов постоянной памяти 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 - постоянное запоминающее устройство;

7 - 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.

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, постоянное запоминающее устройство 6, 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 и внешний соединитель 13.

Постоянное запоминающее устройство 6 может быть выполнено на основе элементов постоянной памяти программируемой логической матрицы или реализовано на одной микросхеме перепрограммируемой памяти, например, микросхеме флэш-памяти типа Spansion S29JL032.

Оперативное запоминающее устройство 5, постоянное запоминающее устройство 6 и контроллер 8 внешней системной магистрали 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 контроллера 8 связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью 1 адреса.

Внешний соединитель 13 выполнен с контактом для подключения сигнала «Режим», который соединен со входом старшего разряда адреса постоянного запоминающего устройства 6, входы остальных разрядов адреса постоянного запоминающего устройства 6 соединены с соответствующими разрядами внутренней системной магистрали 1 адреса.

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

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

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

Выход сигнала «Свой» оперативного запоминающего устройства 5 соединен с первым входом элемента 7 «ИЛИ». Выход сигнала «Свой» постоянного запоминающего устройства 6 соединен с первым выводом коммутирующего элемента 12, выполненного, например, в виде съемной перемычки.

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

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 контакты внешнего соединителя 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, 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 элемента 7 «ИЛИ». На выходе 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 адресному пространству постоянного запоминающего устройства 6, то постоянное запоминающее устройство 6 выдает сигнал "Свой" на выход сигнала Свой. Если коммутирующий элемент 12 замкнут или замкнуты соответствующие контакты внешнего соединителя 13 и сигнал Свой поступает на второй вход элемента 7 ИЛИ, на выходе 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 сигнал Свой на втором вход элемента 7 ИЛИ, ни на одном из выходов элемента 7 ИЛИ не присутствует сигнал логической единицы, и соответственно, на выходе 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, который поступает на вход старшего разряда постоянного запоминающего устройства 6, активным становится та зона адресного пространства постоянного запоминающего устройства 6, которая формирует виртуальное дополнительное постоянное запоминающее устройство. Модуль переходит в режим работы с сервисными программами завода-изготовителя.

Наличие дополнительного адресного пространства (виртуального дополнительного постоянного запоминающего устройства) в составе устройства 6 и сигнала «Режим» позволяет использовать в вычислительном модуле две независимых постоянных программы.

В адресном пространстве виртуального основного постоянного запоминающего устройства 6 могут содержаться программы пользователя (операционная система, функциональные программы, интерфейсы пользователя, сетевые средства и прочее), в то время как в адресном пространстве дополнительного постоянного запоминающего устройства могут содержаться 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.

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

Возможность достижения технического результата от использования предлагаемой полезной модели подтверждена экспериментально.

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 - постоянное запоминающее устройство;

7 - 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.

1. Вычислительный модуль, содержащий внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами, элемент «ИЛИ», коммутирующий элемент и внешний соединитель, при этом выходы адреса центрального процессора, входы адреса оперативного запоминающего устройства, 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 постоянное запоминающее устройство имеют выходы сигнала «Свой», выход сигнала «Свой» оперативного запоминающего устройства соединён с первым входом элемента «ИЛИ», выход сигнала «Свой» постоянного запоминающего устройства соединён с первым выводом коммутирующего элемента, второй вывод коммутирующего элемента соединён со вторым входом элемента «ИЛИ», выход элемента «ИЛИ» соединён со входом сигнала «Свой» контроллера связи с внешними устройствами, выводы коммутирующего элемента соединены с контактами внешнего соединителя, отличающийся тем, что внешний соединитель выполнен с контактом для подключения сигнала «Режим», который соединён со входом старшего разряда адреса постоянного запоминающего устройства, входы остальных разрядов адреса постоянного запоминающего устройства соединены с соответствующими разрядами внутренней системной магистрали адреса с возможностью формирования двух независимых адресных пространств, образующих в физически едином постоянном запоминающем устройстве основное и дополнительное постоянные запоминающие устройства, в которых содержатся программы пользователя и сервисные программы изготовителя модуля, соответственно.

2. Вычислительный модуль по п. 1, отличающийся тем, что постоянное запоминающее устройство выполнено на основе элементов постоянной памяти программируемой логической матрицы.