ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Вычислительный модуль
Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в вычислительных устройствах различного назначения.
Известен вычислительный модуль, описанный в работе 1, который содержит шину адреса (внутреннюю системную магистраль адреса), шину данных (внутреннюю системную магистраль данных), шину управления (внутреннюю системную магистраль управления), микропроцессор (центральный процессор), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство, контроллер связи с внешними устройствами.
В вычислительном модуле выходы адреса центрального процессора, входы адреса ОЗУ, 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 ОЗУ, 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 ОЗУ, входы-выходы управления постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления.
МПК G06F 7/00
.
- 2
Известен также вычислительный модуль, являющийся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому и принятый за прототип 2. Этот модуль содержит внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, ОЗУ, постоянное запоминающее устройство и контроллер связи с внещними устройствами, при этом выходы адреса центрального процессора, входы адреса ОЗУ и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса, входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных ОЗУ, 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 ОЗУ, входы-выходы управления постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внещними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления. Вычислительный модуль содержит также блок элементов Исключающее ИЛИ и вход выбора стартового адреса, при этом младщие разряды входа адреса постоянного запоминающего устройства соединены с внутренней системной магистралью адреса, старщие разряды входа адреса постоянного запоминающего устройства соединены с выходами блока элементов Исключающее ИЛИ, первые входы которого соединены с внутренней системной магистралью адреса, а вторые - со входом выбора стартового адреса.
Недостатком полезной модели 2 является возможность сбоя в работе вычислительного модуля в случае кратковременных или долговременных сбоев по цепи питания.
Задачей, рещаемой полезной моделью, является создание вычислительного модуля, в котором обеспечивается возможность восстановления хода вычислительного процесса после сбоев электропитания.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что вычислительный модуль, содержащий внутреннюю системную магистраль адреса, внутреннюю системную магистраль данных, внутреннюю системную магистраль управления, центральный процессор, ОЗУ, постоянное запоминающее устройство и контроллер связи с внешнргми устройствами, дополнительно содержит микросхему двухуровневой энергонезависР1мой памяти с программируемой функцией автосохранения, диод, включенный в прямом направлении между шиной питания вычислительного модуля и входом питания микросхемы двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, а также конденсатор, один вывод которого соединен с входом питания микросхемы двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, а другой - с шиной нулевого потенциала, при этом микросхема двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения содержит статическое ОЗУ и репрограммируемую память, соединенные между собой напрямую внутримикросхемной двунаправленной магистралью по принципу «ячейка в ячейку, выходы адреса центрального процессора, входы адреса ОЗУ и входы адреса контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью адреса, входы-выходы данных центрального процессора, входы-выходы данных ОЗУ, входы-выходы данных постоянного запоминающего устройства и входы-выходы данных контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью данных, входывыходы управления центрального процессора, входы-выходы управления ОЗУ, входы-выходы управления постоянного запоминающего устройства и входы-выходы управления контроллера связи с внешними устройствами соединены с внутренней системной магистралью управления, входы адреса, входы-выходы данных и входы-выходы управления микросхемы двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения соединены соответственно с внутренней системной магистралью адреса, с внутренней системной магистралью данных и с внутренней системной магистралью управления.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, на котором обозначены:
- 3 - 4 3- внутренняя системная магистраль управления;
4- центральный процессор;
5- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
6- постоянное запоминающее устройство;
7- микросхема двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения;
8- контроллер внешней системной магистрали;
9- вход-выход внещней системной магистрали адреса;
10- вход-выход внешней системной магистрали данных;
11- вход-выход внешней системной магистрали управления;
12- конденсатор;
13- диод.
Вычислительный модуль содержит внутреннюю системную магистраль 1 адреса, внутреннюю системную магистраль 2 данных, внутреннюю системную магистраль 3 управления, центральный процессор 4, ОЗУ 5, постоянное запоминающее устройство б, микросхему 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, контроллер 8 внешней системной магистрали, вход-выход 9 внешней системной магистрали адреса, вход-выход 10 внешней системной магистрали данный, вход-выход 11 внешней системной магистрали управления, конденсатор 12 и диод 13.
Оперативное запоминающее устройство 5, постоянное запоминающее устройство 6, микросхема 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения и контроллер 8 внещней системной магистрали имеют входы адреса, входы-выходы данных и входывыходы управления.
Центральный процессор 4 имеет выходы адреса, входы-выходы данных и входы-выходы управления.
Контроллер 8 внешней системной магистрали имеет входы-выходы внешней системной магистрали адреса, входы-выходы внешней системной магистрали данных и входы-выходы внешней системной магистрали управления.
Входы-выходы внешней системной магистрали адреса, входы-выходы внешней системной магистрали данных и входы-выходы внешней системной магистрали управления контроллера 8 внешней системной магистрали являются, соответственно, входами-выходами 9, 10 и 11 внешних магистралей адреса, данных и управления.
Входы адреса ОЗУ 5, микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения и контроллера 8 внешней системной магистрали соединены с внутренней системной магистралью 1 адреса.
Выходы адреса центрального процессора 4 соединены с внутренней системной магистралью 1 адреса.
Входы-выходы данных центрального процессора 4, ОЗУ 5, постоянного запоминаюшего устройства б, микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения и контроллера 8 внешней системной магистрали соединены с внутренней системной магистралью 2 данных.
Входы-выходы управления центрального процессора 4, ОЗУ 5, постоянного запоминаюшего устройства б, микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения и контроллера 8 внешней системной магистрали соединены с внутренней системной магистралью 3 управления.
Постоянное запоминаюшее устройство б выполнено на элементах энергонезависимой электроперепрограммируемой памяти. Это позволяет изменять содержимое постоянного запоминающего устройства б программным путем без его демонтажа или замены, без применения дополнительных устройств (например, программаторов).
Микросхема 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения содержит статическое ОЗУ и репрограммируемую память, соединенные между собой напрямую внутримикросхемной двунаправленной магистралью по принципу «ячейка в ячейку. Питание микросхемы 7 осуществляется с помощью диода 13, включенного в прямом направлении между шиной питания вычислительного модуля и входом питания микросхемы 7, а также конденсатора, один вывод которого соединен с входом питания микросхемы двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения, а другой - с шиной нулевого потенциала
Питание других узлов вычислительного модуля осуществляется по обы:чной схеме.
Входы-выходы 9, 10 и 11 внешних магистралей адреса, данных и управления предназначены для подключения к вычислительному модулю дополнительных устройств (периферийных устройств).
Вычислительный модуль работает следующим образом. После включения питания центральный процессор 4 выдает на внутреннюю системную магистраль 1 адреса адрес первой команды программы, а на внутреннюю системную магистраль 3 управления сигнал чтение.
Происходит чтение данных из постоянного запоминающего устройства 6, которые при помощи внутренней системной магистрали 2 данных передаются в центральный процессор 4. Центральный процессор 4 начинает выполнение записанной в постоянном запоминающем устройстве 6 программы.
При штатной работе после включения электропитания вычислительного модуля конденсатор 12 заряжается и микросхема 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения функционирует как обычное статическое ОЗУ заданной емкости. Программа, исполняемая центральным процессором 4 модуля, может записывать и считывать содержимое ОЗУ микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения.
При падении напряжения электропитания диод 13 изолирует цепь питания микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения. Если падение напряжения электропитания носит кратковременный характер, то при его восстановлении сохраненное содержимое ОЗУ микросхемы двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения вновь становится доступно для процессорного доступа.
конденсатор 12 начинает разряжаться. Встроенный компаратор электропитания микросхемы 7 двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения вырабатывает внутренний сигнал, по которому начинается процедура одновременной перезаписи содержимого всех ячеек внутреннего ОЗУ в ячейки внутренней репрограммируемой памяти (процедура автосохранения). Энергию для этой процедуры обеспечивает конденсатор 12, изолированный от общей цепи электропитания диодом 13. Диодно-конденсаторная цепь рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить необходимое напряжение электропитания в течение всего времени выполнения операции автосохранения.
При восстановлении и включении электропитания внутренний автомат микросхемы двухуровневой энергонезависимой памяти с программируемой функцией автосохранения выполняет обратную процедуру - перезапись содержимого ячеек репрограммируемой памяти в ячейки ОЗУ (восстановление).
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели обеспечивает возможность восстановления хода вычислительного процесса после сбоев электропитания в результате автоматического сохранения интегральных величин, накопленных за время предыдущей работы модуля, и других критически важных данных.
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 промьппленно применимую.
Источники информации.
1.Каган Б.М. Стащин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987, - с.11.
2.Свид. РФ Ы 13105 на ПМ, МПК G06F 7/00, опубл. 20.03.2000г. (прототип).