DE3313075C2 - - Google Patents

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DE3313075C2
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Hiroshi Tokio/Tokyo Jp Yokouchi
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/22Microcontrol or microprogram arrangements
    • G06F9/226Microinstruction function, e.g. input/output microinstruction; diagnostic microinstruction; microinstruction format
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikroprozessor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere einen Mikroprozessor in Form einer integrierten Schaltung (IC) mit einem Mehrfachleitungs-Aufbau.
Ein Mikroprozesor bildet den wichtigsten Teil eines Mikrorechners, und Mikroprozessor-IC-LChips mit MOS-Transistoren werden auf vielen Gebieten in großem Umfange benutzt.
Ein bekannter Mikroprozessor-Chip besteht aus mehreren Steuerfunktionsblöcken, wie einer programmierbaren Logikanordnung (PLA), einer Zeitgeber- und Steuerschaltung, einer arithmetischen Logikeinheit (ALU), einem Programmzähler, einem Datenhinweisadressenregister (data pointer), einer Nur-Ausgabe-Verriegelungsschaltung, einer Eingabe/ Ausgabe-Verriegelungsschaltung und dergleichen.
Jede der Eingabe/Ausgabe-Verriegelungsschaltung (Auffang-Flipflops) ist mit einer eigenen Rücksetzschaltung versehen, während der Programmzähler, die Nur-Ausgabe- Verriegelungsschaltungen und das Datenhinweisadressenregister jeweils mit einer eigenen Rücksetzschaltung versehen sind. Wenn einer Taktgeber- und Steuerschaltung ein externes Rücksetzsignal zugeführt wird, bewirken die Setz- und Rücksetzschaltungen in Abhängigkeit von einem internen Rücksetzsignal, das von der Zeitgeber- und Steuerschaltung ausgegeben wird, die Initialisierung eines IC-Mikroprozessors.
Wenn sich der Mikroprozessor im initialisierten Zustand befindet, stellen alle Eingabe/Ausgabe-Tore (Ports) der Eingabe/Ausgabe-Verriegelungsschaltungen eine logische "1" oder eine "Lies externe Daten"-Betriebsart dar, während alle Ausgabetore der Nur-Ausgabe-Verriegelungsschaltung eine logische "0" darstellen.
Da bei dem beschriebenen Schaltungsaufbau des bekannten Mikroprozessors jedoch für den Programmzähler, das Datenhinweisadressenregister, die Nur-Ausgabe-Verriegelungsschaltungen und auch für die Eingabe/Ausgabe-Verriegelungsschaltung jeweils eine eigene Rückstellschaltung erforderlich ist, sind der Schaltungsaufbau kompliziert und die Anzahl der Schaltungselemente verhältnismäßig hoch. Ferner ist es schwierig, auf einfache Weise den Anfangszustand der Eingabe/Ausgabe-tore und der Ausgabetore entsprechend den Wünschen der Benutzer zu ändern.
Ferner ergibt sich aufgrund der erwähnten Nachteile eine größere Chipfläche, wenn die Schaltung als integrierte Halbleiterschaltung ausgebildet wird.
Aus der DE-OS 26 03 555 ist es bekannt, das Setzen des Anfangszustands von Registern eines Mikroprozessors durch einen entsprechenden in einem Programmspeicher gespeicherten Programmschritt zu steuern, der in Abhängigkeit von einem Anfangswert-Setzsignal über ein Adressenregister aufgerufen wird. Auf diese Weise entfallen spezielle Signalleitungen zur Übertragung des Anfangswert-Setzsignals auf die einzelnen Bauelemente. Dagegen ist eine höhere Programmspeicherkapazität erforderlich. Um den Anfangswert zu ändern, muß der Programmspeicher ferner in aufwendiger Weise lösch- und programmierbar sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikroprozessor der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem der Schaltungsaufwand geringer ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
Bei dieser Lösung braucht der Mikroprozessor keine Setzschaltung für E/A-Tore und Rücksetzschaltungen für Daten-Verriegelungsschaltungen zu enthalten, so daß sich der Schaltungsaufbau vereinfacht.
Ferner können bei diesem Mikroprozessor komplizierte Anfangszustände eingestellt werden, ohne daß der Schaltungsaufbau geändert werden muß.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Mikroprozessors,
Fig. 2 ein ausführlicheres Schaltbild einer programmierbaren Logikanordnung des Mikroprozessors und
Fig. 3 ein Taktdiagramm zur Erläuterung der Rücksetzoperation des Mikroprozessors.
Nach Fig. 1 enthält der Mikroprozessor Nur-Ausgabe-Verriegelungsschaltungen (Auffang-Flipflops) 1 und 2, die den Inhalt einer Speicher-Mehrfachleitung 100 jeweils an Ausgabetore OUTPORT-n in Abhängigkeit von Schreibsignalen W p 1 bis W pn ausgeben.
Eine externe Nur-Prüfungs-Eingabeschaltung 3 überträgt die Datensignale von Eingabetoren INPORT 1-n zur Speicher-Mehrfachleitung 100 in Abhängigkeit von einem Lesesignal I in .
Eingabe/Ausgabe-Verriegelungsschaltungen 4 - 7 übertragen die Daten von einer Daten-Mehrfachleitung 101 zu Eingabe/ Ausgabe-Toren I/O PORT 1-n in Abhängigkeit von Schreibsignalen W 1 bis W n und die Daten von den I/O-PORT 1-n zur Daten-Mehrfachleitung 101 in Abhängigkeit von Lesesignalen I/O R 1 bis I/O RN .
Wenn die Daten sowohl zur Speicher-Mehrfachleitung 100 als auch zur Daten-Mehrfachleitung 101 übertragen worden führt eine arithmetische Logikeinheit (ALU) 16 arithmetische und logische Operationen in Abhängigkeit von entweder einem UND-Steuersignal, einem ODER-Steuersignal, einem ADD-Steuersignal oder einem EXOR-(Exclusiv ODER)-Steuersignal durch.
Ein Akkumulator 17 verriegelt die Operationsdaten 303 der (ALU) 16 in Abhängigkeit von einem Schreibsignal W AC . Ein Multiplexer (MPX) 18 überträgt den Inhalt des Akkumulators 17 in Abhängigkeit von einem Freigabesignal D zur Daten-Mehrfachleitung 101 und in Abhängigkeit von einem anderen Freigabesignal M zur Speicher-Mehrfachleitung 100.
Ein Datenhinweisadressenregister (DP = data pointer) 19 überträgt den Inhalt der Speicher-Mehrfachleitung 100 in eine Datenspeichervorrichtung (RAM) 21 über einen Decodierer (DEC) 20 in Abhängigkeit von einem Schreibsignal W DP . Ein Multiplexer 22 stellt eine Verbindung zwischen der Speicher-Mehrfachleitung 100 und den Speicherdaten der durch das Datenhinweisadressenregister 19 bestimmten Datenspeichervorrichtung 21 her. Ein Arbeitsregister 23 bewirkt eine Zwischenspeicherung des Inhalts der Speicher-Mehrfachleitung 100 in Abhängigkeit von einem Schreibsignal W R .
Ein Programmzähler (PC) 9 bestimmt der Reihe nach über einen Decodierer 11 die in einer Programmspeichervorrichtung (ROM oder RAM) 12 gespeicherten Befehlsdaten. Vorzugsweise ändert der Programmzähler 9 auch seinen Inhalt in Abhängigkeit von einem Schreibsignal W PC , wenn der Datenmehrfachleitung 101 Befehlsdaten für einen Sprung, eine Unterbrechung, einen Aufruf, ein Rücksetzen usw. zugeführt werden.
Ein Multiplexer (MPX) 10 überträgt den Inhalt der Programmspeichervorrichtung 12, die durch den Programmzähler 9 bestimmt bzw. aufgerufen worden ist, über die Daten-Mehrfachleitung 101 in ein Befehlsregister 14.
Eine Taktgeber- und Steuerschaltung 8 erzeugt die zur Steuerung verschiedener interner Schaltungen erforderlichen Taktsignale 103 in Abhängigkeit von einem Haupttaktimpulssignal 301 aus einem Taktimpulsgenerator OSC. Ferner erzeugt die Taktgeber- und Steuerschaltung 8 ein internes Rücksetzsignal 102. Die Impulsbreite des internen Rücksetzsignals 102 wird durch ein das äußere Rücksetzsignal 300 feststellendes Feststelltaktsignal bestimmt.
Das Befehlsregister 14 verriegelt (speichert) den Inhalt der Daten-Mehrfachleitung 101 in Abhängigkeit von einem Schreibsignal W IR und überträgt dann den Inhalt zur Ausgabeleitung 203.
Eine Schaltungsanordnung 107 mit Rücksetzfunktionen enthält die programmierbare Logikanordnung (PLA) 15 und Gatter-Schaltungen 104. Die PLA gibt Steuersignale 201 an verschiedene Schaltungselemente in Abhängigkeit vom Taktsignal 103 ab und erzeugt ein Rücksetzbefehlssignal 105 und ein Rücksetzfreigabesignal 106 in Abhängigkeit von einem internen Rücksetzsignal 102. Die Gatter-Schaltungen 104 übertragen Rücksetzdaten an die Daten-Mehrfachleitung 101 in Abhängigkeit von dem Rücksetzfreigabesignal 106.
Die Schaltungsanordnung 107 ist in Fig. 2 auführlicher dargestellt.
Nach Fig. 2 wählt eine UND-Matrixschaltung 202 eine der Ausgabeleitungen 204 in Abhängigkeit vom Inhalt der Ausgabeleitung 203 des Befehlsregisters 14 aus.
Eine ODER-Matrixschaltung 205 erzeugt ein Steuersignal 206, das zur Steuerung des Mikroprozessors erforderlich ist, in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der ausgewählten Leitung 204.
Eine taktgebende UND-Matrixschaltung 207 bewirkt eine logische UND-Verknüpfung der Steuersignale 206 der ODER- Matrixschaltung 205 und der Taktsignale T 1, T 2 , T 3, T 4, M 1 und M 2 zur Erzeugung der Steuersignale 201, die entsprechende Schaltungselemente im Mikropozessor steuern. Die Steuersignale 201 enthalten das UND-Verknüpfungs-Signal AND sowie Schreibsignale W R , W AC , W PC , M, W DP , W P1 und W 1. (Die Signale W PN , W 2 und W n sind in Fig. 2 nicht dargestellt).
Wenn das interne Rücksetzsignal 102 die Leitung 209 der ODER-Matrixschaltung 205 auswählt, führt die taktgebende UND-Matrixschaltung 207 den Gatter-Schaltungen 104 ein Rücksetzbefehlssignal 105 und ein Rücksetzfreigabesignal 106 zu.
Die erfindungsgemäße Rücksetzoperation wird nachstehend anhand der Fig. 3 beschrieben:
Zunächst sei angenommen, daß das OUTPORT1-n und das I/O PORT1-n vorbestimmte Zustände einnehmen und die Taktgeber- und Steuerschaltung 8 Taktsignale 103 in Abhängigkeit vom Haupttaktimpulssignal 301 erzeugt (siehe (a), (b), (j) und (k) in Fig. 3). Wenn dann die Taktgeber- und Steuerschaltung 8 das externe Rücksetzsignal 300 erhält, erzeugt sie das interne Rücksetzsignal 102 während der Taktzyklen M 1 und M 2 in Verbindung mit dem Feststelltaktsignal. (Siehe (c), (d) und (e) in Fig. 3.) Das interne Rücksetzsignal 102 sperrt die Funktion des Befehlsregisters 14, während es die Ausgabeleitung 209 der ODER-Matrixschaltung 205 zur Abgabe eines Steuersignals 206 für eine Rücksetzoperation auswählt. Die taktgebende UND-Matrixschaltung 207 bewirkt eine UND-Verknüpfung des Steuersignals 206 und der Taktsignale 103 zur Erzeugung der Steuersignale 201. In diesem Falle wird ein UND-Steuersignal AND (ein 1-Bit-Signal) der Steuersignale 201 direkt in die (ALU) 16 eingegeben, um die UND-Verknüpfung während der Taktzyklen M 1 und M 2 zu wählen. Ferner gibt die taktgebende UND-Matrixschaltung 207 während des Taktzyklus M 1 ein Rücksetzbefehlssignal 105 in Form einer logischen "0" aus. Wenn im Taktzyklus M 1 durch das Taktsignal T 3 das Rücksetzfreigabesignal 106 ausgegeben wird, übertragen die Gatter-Schaltungen 104 Rücksetzdaten in Form einer logischen "0" zur Daten-Mehrfachleitung 101. (Siehe (f) und (g) in Fig. 3.)
Wenn dann die taktgebende UND-Matrixschaltung 207 die Schreibsignale W AC und W PC ausgibt, erhält der Akkumulator 17 die Daten "0" über die Daten-Mehrfachleitung 303, während der Programmzähler die Daten "0" über die Daten-Mehrfachleitung 101 erhält. Wenn dann das Freigabesignal M (ein 1-Bit-Signal) der Steuersignale 201 in Abhängigkeit vom Taktsignal T 4 während des Taktzyklus M 1 ausgegeben wird, überträgt der Multiplexer 18 den Inhalt des Akkumulators 17 zur Speicher-Mehrfachleitung 100. Danach werden, da die Steuersignale 201, die die Schreibsignale WP 1, W PN , W DP und W R aufweise, ausgegeben werden, die Daten auf der Datenspeicher-Mehrfachleitung 100 in die Nur-Ausgabeverriegelungsschaltungen 1 bis 2, das Datenhinweisadressenregister 19 und das Arbeitsregister 23 übertragen. Dadurch werden die Ausgabetore OUTPORT1-n zurückgesetzt.
Als nächstes wird das Rücksetzbefehlssignal 105 während des Taktzyklus M 2 auf logisch "1" umgeschaltet (siehe (f) in Fig. 3).
Wenn das Rücksetzfreigabesignal 106 durch das Taktsignal T 4 während des Taktzyklus M 2 den Gatter-Schaltungen 104 zugeführt wird, werden der Daten-Mehrfachleitung 101 die Rücksetzdaten "1" zugeführt. Wenn die Steuersignale 201, die die Schreibsignale W 1 , W 2, W 3, W n aufweisen, übertragen werden, verriegeln die Eingabe/Ausgabe-Verriegelungsschaltungen 4 bis 7 die Rücksetzdaten auf der Daten-Mehrfachleitung 101. Dadurch werden die Eingabe/Ausgabe-Tore I/0-PORT 1-n gesetzt.
Wenn dann das externe Rücksetzsignal 300 logisch "1" wird, wird dies durch das Rücksetzfeststelltaktsignal festgestellt, und das interne Rücksetzsignal auf logisch "0" eingestellt. Dadurch wird die Rücksetzoperation beendet und der Betrieb in Abhänigkeit von normalen Befehlen begonnen.
Da bei dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikroprozessors die programmierbare Logikanordnung ein Rücksetzsignal als Ausführungsbefehl interpretiert und dann den Mikroprozessor initialisiert (auslöst), können Nur-Rücksetzschaltungen für Eingabe/Ausgabe-Tore und Nur-Setzschaltungen für Daten-Verriegelungsschaltungen vollständig entfallen. Außerdem läßt sich jeder beliebige Anfangszustand bei bestimmten Ausgabetoren und Eingabe/Ausgabe-Toren leicht durch Ändern logischer Kreuzungsstellen der taktgebenden UND-Matrixschaltung 207 und der ODER-Matrixschaltung 205 in der programmierbaren Logikanordnung PLA einstellen.

Claims (1)

  1. Mikroprozessor mit einer Daten-Mehrfachleitung, einer Taktgeber- und Steuerschaltung zur Ausgabe eines internen Rücksetzsignals in Abhängigkeit von einem externen Rücksetzsignal, einem Befehlsregister zum Verriegeln von Befehlen aus einem Festwertspeicher, einer programmierbaren Logikanordnung zum Interpretieren eines Befehls aus dem Befehlsregister dahingehend, daß sie Steuersignale an interne Schaltungen ausgibt, und einer Vielzahl von an die Daten-Mehrfachleitung angeschlossenen Registern, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Logikanordnung (15), die das interne Rücksetzsignal (102) als Befehl zur Ausgabe eines Rücksetzbefehlssignals (105) und eines Rücksetzfreigabesignals (106) interpretiert,
    eine UND-Matrixschaltung (202), die die Ausgangssignale des Befehlsregisters (14) decodiert,
    eine ODER-Matrixschaltung (205) zum Interpretieren des internen Rücksetzsignals (102) dahingehend, daß ein Steuersignal (206) erzeugt wird.
    und eine taktgebende UND-Matrixschaltung (207) zum Erzeugen des Rücksetzbefehlssignals (105), des Rücksetzfreigabesignals (106) und von Zentraleinheit-Steuersignalen (201) in Abhängigkeit von dem Steuersignal (206) aufweist,
    daß der Betrieb des Befehlsregisters (14) gesperrt wird, wenn ihm das interne Rücksetzsignal (102) zugeführt wird,
    und daß eine Gatter-Schaltungsanordnung (104) zum Umsetzen des Rücksetzbefehlssignals (105) in Rücksetzdaten und zur Abgabe der Rücksetzdaten an die Vielzahl von Registern über die Daten-Mehrfachleitung (101) in Abhängigkeit von dem Rücksetzfreigabesignal (106) vorgesehen ist.
DE19833313075 1982-04-14 1983-04-12 Mikroprozessor Granted DE3313075A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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JP57060876A JPS58178430A (ja) 1982-04-14 1982-04-14 マイクロプロセツサ

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DE3313075C2 true DE3313075C2 (de) 1987-12-23

Family

ID=13155013

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DE19833313075 Granted DE3313075A1 (de) 1982-04-14 1983-04-12 Mikroprozessor

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JP (1) JPS58178430A (de)
DE (1) DE3313075A1 (de)
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