DE3013523A1 - Datenerhaltungs- und pruefschaltungsanordnung fuer speicher - Google Patents
Datenerhaltungs- und pruefschaltungsanordnung fuer speicherInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung für Speicher.
Aufgrund der Fortschritte des Standes der Halbleitertechnologie hinsichtlich Größe, Kosten und Leistungsverbrauchreduzierung
ist es zweckmäßig, digitale Verarbeitungs- und Rechnersysteme in elektrische Geräte aller Arten einzubauen.
Ein Problem derartiger Systeme besteht jedoch darin, daß bei Unterbrechung oder Abschaltung der Spannungsversorgung im
Betrieb in Systemspeichern enthaltene Daten verloren gehen. Dieses Problem wurde bis zu einem gewissen Grade dadurch gelöst,
daß für die Speicherbausteine eine Reserve-Batteriespannungsversorgung vorgesehen wurde, um die gespeicherten Daten
zu erhalten. Ein weiteres Problem besteht jedoch in der Sicherstellung, daß die gespeicherten Daten bei der erneuten
Einschaltung der Betriebsspannung richtig bzw. gültig sind. Es ist vorgeschlagen worden, ein bekanntes Datenwort zu speichern
und dieses Wort vor einem erneuten Beginn von Datenverarbeitungsvorgängen als gültig zu prüfen. Ein derartiges bekanntes
Datenwort kann jedoch immer dasselbe sein und immer in der gleichen Speicherstelle gespeichert werden, wobei durch
eine unbestimmte physikalische Eigenschaft des Speicherbausteins dessen Speicherstelle das bekannte Wort fest annehmen
kann, was einem gespeicherten latenten Bild in einer Anzeigeeinrichtung analog ist. Dies führt zu der Gefahr, daß das
bekannte Datenwort bei erneuter Einschaltung der Betriebsspannung durch den Speicher zur Prüfung erzeugt werden kann, auch
wenn der Inhalt des Speichers während des Verlustes der Betriebsspannung zerstört wurde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung anzugeben, bei
der die vorstehend genannte Gefahr nicht auftritt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch
folgende Merkmale gekennzeichnet:
Eine an einen Speicher angekoppelte Spannungsversorgung mit einer Haupt-Spannungsversorgungsstufe und einer Reserve-Spannungsversorgungsstufe,
einen Generator zur Erzeugung einer ersten Digitalzahl, eine Verarbeitungs- und Steuerlogik
zur Erzeugung einer zweiten, mathematisch auf die erste Digitalzahl bezogene Digitalzahl, zur Einspeicherung
der ersten und zweiten Digitalzahl in den Speicher sowie zur Auslesung der ersten und zweiten Digitalzahl und Prüfung
des Zusammenhangs zwischen diesen zwecks Realisierung einer Prüfung der Gültigkeit des Speicherinhaltes und eine Benutzerschaltung
zur Realisierung einer Anzeige der Prüfung.
Bei der vorstehend definierten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
wird ein Speicherinhalt nach einer Unterbrechung und einer nachfolgenden Einschaltung der Betriebsspannung
als gültig geprüft.
Durch die Schaltungsanordnung können dabei zwei pseudowillkürlich erzeugte Digitalzahlen in vorgegebenen Speicherstellen
für eine spätere Prüfung gespeichert werden.
Der Speicherinhalt wird dabei nach einer Unterbrechung und einer nachfolgenden erneuten Einschaltung der Hauptbetriebsspannung durch Speicherung einer willkürlichen Digitalzahl
und einer speziellen aus dieser abgeleiteten Codezahl in benachbarten Speicherstellen, sowie durch nachfolgende Prüfung
des Zusammenhangs zwischen der Digitalzahl und der Codezahl als gültig geprüft.
In einem elektrischen Gerät, das digitale Verarbeitungsschaltungen
enthält, wird die Reserve-Spannungsversorgung dazu ver-
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wendet, um den Status des Speicherinhaltes während einer
Unterbrechung oder eines Verlustes der Haupt-Spannungsversorgung aufrecht zu erhalten. Es wird eine pseudo-willkürliche
Digitalzahl N1 erzeugt und in einer speziellen Weise
verarbeitet, um eine zweite Digitalzahl N2 zu erzeugen,
welche eindeutig auf N1 bezogen ist. Die Digitalzahlen N1
und N2 werden in vorgegebenen benachbarten ersten und zweiten
Speicherstellen gespeichert und während des Normalbetriebs des Gerätes in diesen Speicherstellen gehalten. Der Speicherstatus
kann zu jeder Zeit durch Auslesung der Digitalzahlen N1 und N2 sowie durch Prüfung des Zusammenhangs zwischen diesen
beiden Zahlen geprüft werden. Es ist speziell wichtig, diesen Zusammenhang nach einer Unterbrechung oder einem Verlust
der Hauptspannungsversorgung zu prüfen, wobei eine Reserve-Spannungsversorgung, wie beispielsweise eine Batterie
verwendet wird, um die in den Systemspeichern gespeicherten Daten zu erhalten. Ein richtiger Zusammenhang zwischen den
Digitalzahlen N1 und N2 ist eine Verifikation dafür, daß der
Status der Daten im Speicher erhalten geblieben ist.
Eine spezielle Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist in
einem Unteranspruch gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in- der einzigen
Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung.
Die erfindungsgemäße Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung
kann in einem elektronischen Gerät, beispielsweise in Rechner- oder Meßinstrumenten, oder in Datenübertragungsanlagen verwendet werden, in denen eine digitale Prozessorschaltung
10 und ein Speicher 12 vorhanden sind. Die digitale
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Prozessorschaltung 10 kann irgendeine Kombination von logischen Gattern, Schieberegistern, Flip-Flops, und so
weiter sein, mittels denen die jeweils erforderliche digitale Signalverarbeitung durchgeführt wird. Eingangsdaten
werden über Eingangsleitungen 14 in die digitale Prozessorschaltung
10 eingespeist, während verarbeitete Daten über Ausgangsleitungen 16 ausgegeben werden. Die Eingangs- und
Ausgangsleitungen 14 und 16 können durch denselben Daten-Bus gebildet werden. Die digitale Verarbeitungsschaltung 10
kann auch Verarbeitungs- und Steuerlogikschaltungen enthalten. In der dargestellten Ausführungsform ist jedoch
eine getrennte Verarbeitungs- und Steuerlogikschaltung 18
vorgesehen, welche beispielsweise durch eine getrennte Mikroprozessor- oder Mikrocomputer-Hardware gebildet wird. Schaltungen
dieser Are sind konventionell und an sich bekannt. Sie werden daher hier nicht detaillierter beschrieben.
Der Speicher 12 kann in seiner einfachen Form durch ein oder
mehrere Flip-Flops gebildet werden. Es ist jedoch zweckmäßiger, daß für diesen Speicher ein Speicher mit wahlfreiem
Zugriff (RAM) mit Tausenden von adressierbaren Speicherstellen vorgesehen wird. Der Speicher 12 ist wie dargestellt
zu seiner Energieversorgung zwischen eine Spannungsversorgungsschaltung
und Masse geschaltet. Die Spannungsversorgung kann entweder durch eine Haupt-Spannungsversorgungsstufe
20 oder eine Reserve-Spannungsversorgungsstufe 22 erfolgen, welche über einen Schalter 24 an den Speicher 12 angekoppelt
sind. Die Haupt-Spannungsversorgungsstufe 20 ist zweckmäßigerweise
die Spannungsversorgung für das gesamte System, während die Reserve-Spannungsversorgungsstufe 22 entweder
durch die im Gerät vorgesehene Batterie oder durch eine externe Spannungsversorgungsschaltung gebildet werden kann.
Der Schalter 24 ist vorzugsweise ein elektronischer Schalter, wie beispielsweise ein Paar von als Komparator geschalteten
Transistoren mit zugehörigen Vorspannungs- und Sensor-
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kreisen, wodurch er auf die richtige Spannungsversorgungsstufe geschaltet werden kann. Im Normalbetrieb ist die
Haupt-Spannungsversorgungsstufe 20 über den Schalter 24 an den Speicher 12 angekoppelt. Wird die Haupt-Spannungsversorgungsstuf
e unterbrochen oder abgeschaltet, so wird die Reserve-Spannungsversorgungsstufe 22 in die Schaltung eingeschaltet,
um die im Speicher 12 gespeicherten Daten zu erhalten. Da die Schaltfunktion des Schalters 24 nicht augenblicklich
eintreten kann, ist ein Kondensator 26 vorgesehen, um die Betriebsspannung während des Umschaltens zu erhalten
und damit eine Zerstörung der gespeicherten Daten zu vermeiden.
Zur Erzeugung von Digitalzahlen in einer pseudo-willkürlichen Art ist ein Zahlengenerator 30 vorgesehen. Ein derartiger
Zahlengenerator kann beispielsweise ein cyclisch kontinuierlich arbeitender Zähler sein. Die Verarbeitungs- und Steuerlogikschaltung
18 empfängt eine Digitalzahl N1 vom Zahlengenerator
30 und bearbeitet diese Zahl in einer speziellen Weise, um eine zweite Digitalzahl IJ.-, zu erzeugen, welche
eindeutig auf N1 bezogen ist. Die Digital zahlen N1 und N2
werden in einer ersten bzw. zweiten vorgegebenen Speicherstelle im Speicher 12 gespeichert und während des Normalbetriebs
des Gerätes, in dem die Haupt-Spannungsversorgungsstuf e 20 die Betriebsspannung für den Speicher liefert,
in diesen Speicherstellen gehalten. Durch die digitale Verarbeitungsschaltung 10 verarbeitete Daten können in konventioneller
Weise im Speicher gespeichert werden. Der Speicherstatus kann in jedem Zeitpunkt durch Auslesen der Digitalzahlen
N1 und N sowie durch Prüfung des Zusammenhang zwiscnen
diesen beiden Zahlen geprüft werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß zuerst die Digitalzahl N1 ausgelesen wird,
diese Zahl N1 in der gleichen Weise wie ursprünglich zur Erzeugung
einer neuen Digitalzahl N- verarbeitet wird und sodann
die neue Digitalzahl N- mit der ursprünglich gespeicher-
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ten Digitalzahl N- verglichen wird. Stimmen die Zahlen
überein, so ist dies eine Anzeige dafür, daß die im Speicher 12 gespeicherten Daten richtig erhalten geblieben sind.
Es ist speziell wichtig, diesen Zusammenhang nach einer Unterbrechung oder einem Verlust der Hauptbetriebsspannung
während der Zeit zu prüfen, in welcher die Reserve-Spannungsversorgungsstufe
zur Erhaltung der im Systemspeicher gespeicherten Daten verwendet wird. An-die Verarbeitungs- und
Steuerlogikschaltung 18 ist eine Benutzerschaltung 34 angekoppelt, welche entweder eine Anzeige der Gültigkeit oder
der Nichtgültigkeit der Erhaltung des Speicherstatus liefert. Beispielsweise kann die Benutzerschaltung 34 durch eine
Anzeigelampe, durch einen Alarmgeber, einen Rücksetzschalter oder ein Gerät, wie beispielsweise eine Kathodenstrahlröhren-Anzeige
oder einen Drucker gebildet werden, welche eine visuelle Anzeige für eine Bedienungsperson liefern.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorstehend beschriebenen
Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung für Speicher
ist universell verwendbar. Die beschriebene Anordnung kann in einem Oszillographen mit digitalen Rechnermöglichkeiten
verwendet werden. Die digitale Verarbeitungsschaltung 10 sowie
die Verarbeitungs- und Steuerlogikschaltung 18 werden dabei
durch einen Mikroprozessor mit seinen zugeordneten Schaltungen gebildet. Der Speicher 12 ist eine Bank für Speichern mit
wahlfreiem Zugriff. Die Haupt-Spannungsversorgungsstufe 20
dient als Spannungsversorgung für den gesamten Oszillographen. Der Zahlengenerator 30 wird durch die Zählerschaltungen gebildet,
welche das zugehörige Einstellwerk ansteuern. Die Benutzerschaltung 34 wird durch die Kathodenstrahlröhre des Oszillographen
gebildet. Da lediglich ein Teil des Speichers im Prüfprozeß geprüft wird, basiert die Annahme, daß gültige
Daten im Rest des Speichers gespeichert sind, auf der Wahrscheinlichkeit. Es werden verschiedene Maßnahmen ergriffen,
um einen hohen Wahrscheinlichkeitsgrad für gültige Daten sicherzustellen. Zunächst sind die Digitalzahlen N1 und N2
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8-Bit-Digitalzahlen. Die Verarbeitungs- und Steuerlogikschaltung
18 analysiert die Zahl N1 und verwirft eine Zahl mit
jeweils nur Nullen oder Einsen. Daher enthalten gespeicherte Zahlen sowohl Nullen als auch Einsen, wobei die Wahrscheinlichkeit
eliminiert wird, daß ein Speicher, welcher nur Nullen oder Einsen bei einer nachfolgenden Spannungseinschaltung enthält, für den Prüfzweck verwendet wird.
Die bei der Erzeugung der zweiten Digitalzahl N2 stattfindende
Operation besteht in der Erzeugung des Komplements der ersten Digitalzahl N1, d.h., alle Nullen in der Zahl N1
und alle Einsen der ersten Zahl N1 werden für die Zahl N2
in Einsen bzw. Nullen überführt. Die beiden Zahlen N1 und
N2 werden in einer ersten und zweiten vorgegebenen Speicherstelle
gespeichert, welche benachbart zueinander liegen. Es ist davon auszugehen, daß eine solche Situation tatsächlich
die Chancen für eine Speicherzerstörung während einer Spannungsunterbrechung erhöht, so daß infolgedessen eine positive
Prüfung bei einer nachfolgenden Spannungseinschaltung die Wahrscheinlich erhöht, daß die im Rest des Speichers gespeicherten
Daten gültig sind. Die Verwendung von komplementären Digitalzahlen N1 und N2 vereinfacht auch den Prüfprozeß,
da die Digitalzahlen N1 und N„ direkt verglichen
werden können, ohne daß eine neue Digitalzahl N2 erzeugt
wird.
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Claims (2)
- Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Veickiiann. Dipl.-Phys. Dr. K. FinckeDipl.-Ing. F. A.Weickmank, Bipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiSKA 3013523DXIIIH 8000 MÜNCHEN 86, DENPOSTFACH 36O8 7O MCfHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22Tektronix, Inc., 4900 S.W. Griffith Drive, Beaverton, Oregon 97005, V.St.A.Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung für SpeicherPatentansprüche(Tj Datenerhaltungs- und Prüfschaltungsanordnung für Speicher, gekennzeichnet durch eine an einen Speicher (12) angekoppelte Spannungsversorgung (20, 22, 24) mit einer Haupt-Spannungsversorgungsstufe (20) und einer Reserve-Spannungsversorgungsstufe (22), durch einen Generator (30) zur Erzeugung einer ersten Digitalzahl, durch eine Verarbeitungsund Steuerlogik (10, 18) zur Erzeugung einer zweiten, mathematisch auf die erste Digitalzahl bezogene Digitalzahl, zur Einspeisung der ersten und zweiten Digitalzahl in den Speicher (12) sowie zur Auslesung der ersten und zweiten Digitalzahl und Prüfung des Zusammenhangs zwischen diesen zwecks Realisierung einer Prüfung der Gültigkeit des Speicherinhaltes und durch eine Benutzerschaltung (34) zur Realisierung einer Anzeige der Prüfung.030043/0833
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung (20, 22, 24) einen Schalter (24) aufweist, welcher zur Ankopplung einer Stufe der Haupt-Spannungsversorgungsstufe (20) und der Reserve-Spannungsversorgungsstufe (22) an den Speicher (12) sowie zur Umschaltung auf die andere der Stufen (20, 22) bei vorgegebenen Bedingungen dient.030043/0833
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