DE10134981A1 - Large parallel multi-processor system has a modular design with individual modules linked to a central array logic chip so that system capability is used more efficiently and effective system power is increased - Google Patents

Large parallel multi-processor system has a modular design with individual modules linked to a central array logic chip so that system capability is used more efficiently and effective system power is increased

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DE10134981A1 DE2001134981 DE10134981A DE10134981A1 DE 10134981 A1 DE10134981 A1 DE 10134981A1 DE 2001134981 DE2001134981 DE 2001134981 DE 10134981 A DE10134981 A DE 10134981A DE 10134981 A1 DE10134981 A1 DE 10134981A1
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Abstract

Large parallel multi-processor system comprises a multiplicity of process modules (PM), where each module comprises a processor, logic chip and signal expander (SE). The signal expander is configured to transfer data from the processor to certain ports. The individual process modules are linked to a central array (CA) logic chip so that all the signals from the modules are input into the array.

Description

Stand der TechnikState of the art SingleProzessorSystemeSingle processor systems

Ein solches System besteht mindestens aus den Modulen Prozessor, Speicher für Befehle und Daten, und InOut-System. Diese Module können aus separaten Chips bestehen oder aber auch aus nur einem Microcontroller, der bereits alle Module auf dem Chip integriert hat. Such a system consists at least of the modules processor, memory for Commands and data, and InOut system. These modules can consist of separate chips consist of or even just a microcontroller that already has all the modules on integrated the chip.

Befehls- und Datenspeicher können im gleichen logischen Speicherbereich liegen (Von Neumann; ein Port zum Speicher), oder in verschiedenen Speicherbereichen (Harvard; Befehls- und Datenspeicher haben separate Ports zum Speicher), oder es kann mehrere verschiedene, getrennte Bereiche für Befehle und Daten geben (abgewandelte Harvard-, zum Beispiel in DigitalSignalProzessor (DSP)), oder es sind verschiedene complexe Combinationen aus obigem möglich. Command and data storage can be in the same logical storage area (from Neumann; one port to storage), or in different storage areas (Harvard; Command and data memories have separate ports to the memory), or there can be several give different, separate areas for commands and data (modified Harvard, for example in digital signal processor (DSP)), or there are different complexes Combinations from the above possible.

Der Prozessor verarbeitet gemäss den gespeicherten Befehlen die Nutz- und IO-Daten. Der Prozessor kann unter anderem vom Typ SISD (Single Instruktion Single Data) oder SIMD (Single Instruktion Multiple Data) sein. SIMD-Maschinen haben den Vorteil, während eines Instruktionzyklus mehrere gleichartige Befehle ausführen zu können und so Programmspeicher einzusparen und entsprechend effizienter zu sein. The processor processes the user and IO data in accordance with the stored commands. The processor can be of type SISD (Single Instruction Single Data) or SIMD (Single Instruction Multiple Data). SIMD machines have that The advantage of executing several identical commands during one instruction cycle can save program memory and thus be more efficient.

Sollen mehrere verschiedene, nicht zeitsynchrone Tasks von einer CPU bearbeitet werden, muss dies mittels einer multitasking-fähigen Grundsystem-Software, normal Interrupt getrieben, geschehen. If several different, non-time-synchronous tasks are to be processed by one CPU must be normal using a multitasking-capable basic system software Interrupt driven, happen.

Der Begriff oder Begriffsteil Prozessor soll auch für Microprozessor, Controller, Microcontroller, CPU, DSP, Spezialprozessor oder Spezialmodul mit eigenständig sequentiell arbeitender Datentransfereinheit stehen, und mit der Bezeichnung Chip oder dem Zusatz Chip wird ein physikalischer elektrischer Baustein bezeichnet, dessen benutzte elektrische Anschlüsse mit den Leiterbahnen einer Trägerplatine verbunden sind. The term or part of the term processor is also intended for microprocessor, controller, Microcontroller, CPU, DSP, special processor or special module with independent sequentially working data transfer unit, and with the designation chip or the additional chip becomes a physical refers to the electrical component, the electrical connections used with the Conductor tracks of a carrier board are connected.

Anzumerken ist, dass viele Prozessoren, trotz hoher Taktfrequenz, ein sehr schlechtes Interruptverhalten aufweisen, was bedeutet das sie evtl. 10. .100 und mehr Taktzyklen bis zum Einsprung in die Interrupt-Serviceroutine benötigen. Zudem müssen in dieser Interrupt-Serviceroutine noch mehrere Registerhandhabungs-Befehle ausgeführt werden, bis die eigentliche Routine selbst bearbeitet wird. It should be noted that many processors, despite the high clock frequency, are very bad Have interrupt behavior, which means that they may have 10. .100 and more clock cycles until the jump into the interrupt service routine. In addition, in this Interrupt service routine still executed several register handling commands until the actual routine itself is processed.

Je nach Grundarchitektur der Software beziehungsweise nach Art der Betriebssystemarchitektur kann diese Einsprungzeit im Worstcase-Fall nochmal um einige hundert bis zu einigen tausend CPU-Takten in Anspruch nehmen. Sollen mehrere Tasks von nur einem Prozessor bearbeitet werden, die nur kurze Laufzeiten haben dürfen und zudem in Echtzeit ausgeführt werden sollen, kann der CPU-Overhead eventuell zu gross werden. Unter Umständen könnte der Overhead alleine bereits ein Vielfaches der Nutzroutine selbst betragen, womit die CPU-Nutzleistung nur sehr gering wäre und nur die CPU-Blindleistung gross wäre. Auch die Einbeziehung von DMA-Transfers (DirectMemoryAccess) kann diesen Umstand nur sehr wenig ändern. Depending on the basic architecture of the software or the type of Operating system architecture can change this jump-in time in the worst case scenario take a few hundred to a few thousand CPU clocks. Should Multiple tasks can be processed by just one processor, which only have short runtimes The CPU overhead can have and should also be executed in real time may become too big. Under certain circumstances, the overhead alone could already be Multiples of the useful routine itself, which means that the CPU useful performance is very low would be low and only the CPU reactive power would be large. Including DMA transfers (DirectMemoryAccess) can change this very little.

Sollten solche Echtzeit-Anforderungen mit nur einem Prozessor ausgeführt werden, wären ausser einer sehr hohen Taktfrequenz auch noch extrem kleine Gesamt-Context- Switch-Zeiten (wenige ns) erforderlich, was in dem Bereich nicht realisierbar ist. Somit ist bei solchen Echtzeit-Anforderungen eine System-Realisierung mit nur einem Prozessor nicht mehr machbar und es müssen andere Lösungen gefunden werden. If such real-time requests are executed with only one processor, apart from a very high clock frequency, there would also be extremely small overall context Switch times (a few ns) required, which cannot be achieved in this area. Thus, with such real-time requirements, a system implementation with only one is Processor no longer feasible and other solutions have to be found.

MultiProzessorSystemeMultiprocessor systems

Verschiedene Realisierungsmöglichkeiten für ein Multiprozessorsystem sind:

  • 1. Die Prozessoren sind mittels eines, normalerweise asynchronen, Schnittstellenbausteins mit einer seriellen Busleitung verbunden. Dies ist unter anderem bei einem typischen Feldbusystem zu finden, wobei typische Buszugriffsverfahren wie Master-Slave oder Multi-Master verwendet werden.
    Eine oft benutzte Zugriffssteuerung bei Multi-Master ist CSMA/CD (Carrier Sense with Multiple Access and CollisionDetect) oder CSMA/CA (. . . and CollisionArbitration).
    Bedingt durch diese Zugriffssteuerungsverfahren ist der Bussystemdurchsatz zum Teil sehr klein und/oder die Signallaufzeiten der Busleitung fallen bei der Übertragung stark ins Gewicht.
    Dieses System wird innerhalb Anlagen, Räumen oder Gebäuden, eventuell auch geräteintern eingesetzt.
  • 2. Ähnlich 1), jedoch mit zusätzlichen Busrepeatern, welche eine grössere Bus- Reichweite und -Ausdehnung erlauben, maximal einige Kilometer. Durch diese starke Verlängerung der Signallaufzeiten werden CollisionDetect (/CD) und/oder CollisionArbitration (/CA) allerdings schwerer zu handhaben, die entsprechenden Zeitabschnitte werden länger, und die Systemleistung nimmt weiter stark ab.
  • 3. Wird das System 2) mit weiteren Repetern, Bridges, Routern usw erweitert, lässt sich die Bus-Reichweite und -Ausdehnung nochmals sehr stark erhöhen, wobei die entsprechenden technischen Probleme ebenfalls grösser werden.
    Das Internet, welches ja auch in gewisser Weise ein Multiprozessorsystem, allerdings extrem langsam, darstellt, gehört auch hierzu.
  • 4. Wird beim Feldbussystem nach 1) die räumliche Ausdehnung verkleinert, lässt sich normal auch die Geschwindigkeit erhöhen und die Collisionslaufzeiten senken, da die Signallaufzeiten in etwa proportional zur Leitungslänge sind.
  • 5. Prozessoren sind mittels integrierter serieller Schnittstelle, Beispiel SPI, IIC oder UART, verbunden. Dies wird oft innerhalb des Geräts oder der Leiterplatte eingesetzt.
  • 6. Prozessoren sind mittels verschiedener integrierter Schnittstellen verbunden, wobei die Daten hauptsächlich über DMA übertragen werden.
    Zwar sind DMA-gesteuerte Daten-Transfers zwischen internen oder externen Peripherieelementen des Prozessors und des Speichers effizienter als der Daten-Transfer über CPU, aber während des DMA-Transfers sinkt die Rechenleistung des betreffenden Prozessors stark ab.
    So wird bei Hardware-DMA im CycleStealMode abwechselnd ein Takt für die CPU und für die DMA-Steuerung genutzt, womit die CPU während dieses Zustandes nur zur Hälfte arbeiten kann.
    Bei Hardware-DMA im ExclusivMode wird die CPU während des Betriebes der DMA-Steuerung complett angehalten und kann somit während dieser Zeit nicht auf den betreffenden Speicher zugreifen.
    Bei Software-DMA, das zwar mit weniger Siliciumfläche auf dem Chip realisierbar ist, werden aber auch bis zu circa 8. .12 CPU-Takte Overhead in Anspruch genommen und die Transfer-Ausführung ist langsamer als bei Hardware-DMA.
  • 7. Als weitere System-Leistungssteigerung sind Parallelrechensysteme realisierbar, mit verschieden leistungsfähigen und verschieden aufwendigen Funktionselementen.
    • - Ein mögliches System besteht aus einer Vielzahl von Elementen mit Prozessor und SinglePortSpeicher. Zwischen Prozessor und Speicher befindet sich eine Speicherportschaltung, die mehrere Ports auf den Speicher bereitstellt. Zu einem Zeitpunkt kann immer nur ein Port aktiv sein und somit nur ein Prozessor auf den Speicher zugreifen. Ein Port der Speicherportschaltung ist mit dem zugehörigen Prozessor verbunden, während die anderen Ports mit anderen Prozessoren verbunden sind. Für jede Verbindung des Prozessors mit dem Speicher ist ein separater Port und somit zusätzliche Logikschaltungen und -Leitungen erforderlich. Da viele dieser Prozessoren gegenseitig mit diesen zusätzlichen Ports verbunden sind ist der Aufwand der zusätzlichen Hardware und auch der Aufwand für die Verbindungsleitungen sehr gross.
      Will ein Prozessor nun auf den Speicher eines anderen Prozessors zugreifen, muss der entsprechende Port zuerst vom momentan aktiven Prozessor freigegeben werden. Zu diesem Zweck löst der sendewillige Prozessor bei dem momentan aktiven Prozessor einen Interrupt aus. Dies verursacht natürlich einen grossen Systemoverhead, weil bis zur Einsprungroutine viele Prozessor-Taktzyklen vergehen. Ausserdem müssen alle Prozessoren, die auch auf diesen Speicher zugreifen wollen, abwarten, bis der momentan aktive Prozessor den Speicher wieder freigegeben hat.
      Durch Zufügen von, in der Grösse begrenzten, FIFO-Speicher (FirstInFirstOut) und/oder Multiport-Speicher zu der Speicherportschaltung kann die Interrupt-Belastung zwar etwas gesenkt werden und die Systemleistung erhöht werden, aber die Hardware- Kosten steigen ebenfalls stark an.
    • - Eine weitere Realisierungsmöglichkeit besteht darin, dass als Speicher nun Dual- oder Multiport-Speicher oder Dual- oder Multiport-FIFOs benutzt werden.
      Die Prozessoren können dann direkt an die vorhandenen Ports der Multiport-Bausteine angeschlossen werden. Dual- oder Multiport-Speicher oder -FIFOs haben jedoch relativ wenige Ports und sind in der Speicher-Grösse stark begrenzt und ausserdem sehr teuer.
    • - Weiter kann ein System dadurch bestehen, das die Prozessoren über ein ringförmiges Bussystem, das verschieden breit sein kann, miteinander verbunden sind. Dem geringeren Hardwareaufwand steht eine geringere Systemleistung gegenüber, weil der Bus wesentlich langsamer ist und hier auch nur ein Prozessor gleichzeitig zugreifen kann.
      Auch wenn statt einem Bus mehrere Busse parallel benutzt werden, steigt zwar die Systemleistung an, aber die grundsätzlichen Nachteile sind noch immer vorhanden.
Different implementation options for a multiprocessor system are:
  • 1. The processors are connected to a serial bus line by means of a, usually asynchronous, interface module. This can be found, among other things, in a typical fieldbus system, using typical bus access methods such as master-slave or multi-master.
    An often used access control with Multi-Master is CSMA / CD (Carrier Sense with Multiple Access and CollisionDetect) or CSMA / CA (... And CollisionArbitration).
    As a result of these access control methods, the bus system throughput is sometimes very small and / or the signal propagation times of the bus line are significant during the transmission.
    This system is used within systems, rooms or buildings, possibly also within the device.
  • 2. Similar to 1), but with additional bus repeaters, which allow a larger bus range and extension, a maximum of a few kilometers. This strong increase in the signal propagation times makes CollisionDetect (/ CD) and / or CollisionArbitration (/ CA) more difficult to handle, the corresponding time periods become longer and the system performance continues to decrease significantly.
  • 3. If the system 2) is expanded with additional repeaters, bridges, routers, etc., the bus range and extension can be increased again very greatly, with the corresponding technical problems also becoming greater.
    The Internet, which in a way represents a multiprocessor system, albeit extremely slow, is also part of this.
  • 4. If the spatial expansion is reduced in the fieldbus system according to 1), the speed can normally also be increased and the collision transit times reduced, since the signal transit times are roughly proportional to the cable length.
  • 5. Processors are connected by means of an integrated serial interface, for example SPI, IIC or UART. This is often used inside the device or circuit board.
  • 6. Processors are connected by means of various integrated interfaces, the data being mainly transmitted via DMA.
    Although DMA-controlled data transfers between internal or external peripheral elements of the processor and the memory are more efficient than data transfer via the CPU, the computing power of the processor concerned drops significantly during the DMA transfer.
    In hardware DMA in CycleStealMode, a clock is alternately used for the CPU and for the DMA control, with which the CPU can only work halfway during this state.
    With hardware DMA in exclusive mode, the CPU is stopped completely during operation of the DMA controller and therefore cannot access the relevant memory during this time.
    With software DMA, which can be implemented with less silicon area on the chip, up to approximately 8-12 CPU clock cycles are used and the transfer execution is slower than with hardware DMA.
  • 7. As a further system performance increase, parallel computing systems can be implemented with differently powerful and differently complex functional elements.
    • - A possible system consists of a multitude of elements with processor and single port memory. There is a memory port circuit between processor and memory, which provides several ports to the memory. Only one port can be active at a time and therefore only one processor can access the memory. One port of the memory port circuit is connected to the associated processor, while the other ports are connected to other processors. A separate port and therefore additional logic circuits and lines are required for each connection of the processor to the memory. Since many of these processors are mutually connected to these additional ports, the additional hardware and the connection lines are very expensive.
      If a processor now wants to access the memory of another processor, the corresponding port must first be released by the currently active processor. For this purpose, the processor willing to send triggers an interrupt on the currently active processor. This naturally causes a large system overhead because many processor clock cycles pass before the jump-in routine. In addition, all processors that also want to access this memory must wait until the currently active processor has released the memory again.
      By adding FIFO memory (FirstInFirstOut) and / or multiport memory to the memory port circuit, which is limited in size, the interrupt load can be reduced somewhat and the system performance increased, but the hardware costs also rise sharply.
    • - Another possible implementation is that dual or multiport memories or dual or multiport FIFOs are now used as the memory.
      The processors can then be connected directly to the existing ports of the multiport modules. However, dual or multi-port memories or FIFOs have relatively few ports and are very limited in terms of memory size and are also very expensive.
    • - Furthermore, a system can consist in that the processors are connected to one another via a ring-shaped bus system, which can be of different widths. The lower hardware expenditure is offset by lower system performance because the bus is much slower and only one processor can access it at the same time.
      Even if several buses are used in parallel instead of one bus, the system performance increases, but the basic disadvantages are still present.

Probleme und Nachteile bisheriger SystemeProblems and disadvantages of previous systems

  • - Sind Prozessoren über einen gemeinsamen Bus miteinander verbunden, so kann zur gleichen Zeit immer nur ein Prozessor auf den Bus und somit auf den Speicher zugreifen, während alle anderen Prozessoren mit dem Zugriff warten müssen. Sind zum Beispiel 20 Prozessoren im System enthalten, so kann bei gleichmässiger Zeitaufteilung, ein Prozessor maximal nur 1/20 der Brutto-Busbandbreite nutzen. - If processors are connected to each other via a common bus, the Only one processor on the bus at a time and thus on the memory access while all other processors have to wait for access. are For example, 20 processors included in the system, so with more even Time allocation, a processor can use a maximum of only 1/20 of the gross bus bandwidth.
  • - Soll die Kommunikation zwischen den Prozessoren über separate Logik und separate Verbindungen erfolgen, - Should the communication between the processors via separate logic and separate Connections are made
  • - ergibt sich entweder eine eingeschränkte Kommunikationsleistung auf Grund fehlender Bauteil- und Verdrahtungsresourcen, oder - there is either a limited communication performance due to missing component and wiring resources, or
  • - die Kosten für Bauteil- und Verdrahtung sind sehr hoch. - The costs for component and wiring are very high.

Bei den bisherigen Systemen gibt es immer Prozessoren, die momentan nicht - oder nur mit eingeschränkter Leistung mit anderen Prozessoren kommunizieren können, weil der Verbindungs-Bus, beziehungsweise die Verbindungsleitungen momentan von anderen Prozessoren belegt sind, sei es durch Busbelegung, Interrupt-Overhead oder allgemeinen CPU-Overhead. With previous systems, there are always processors that are currently not - or only can communicate with other processors with limited performance because of the Connection bus, or the connection lines of others at the moment Processors are occupied, be it by bus occupancy, interrupt overhead or general CPU overhead.

So haben die bisher bekannten Multiprozessorsysteme alle den Nachteil, im Bezug auf Architektur zu starr und unflexibel, und damit wenig effizient zu sein. The previously known multiprocessor systems all have the disadvantage in relation to Architecture too rigid and inflexible and therefore not very efficient.

Abstraktionabstraction

Unter Combination aller technischen Möglichkeiten kann man sagen, dass grundsätzlich jede Multiprozessor-Topologie beziehungsweise -Architektur technisch in die Lage versetzt werden kann, dass ein beliebiger Prozessor globale oder lokale Speicherdaten eines anderen Prozessors ausliest oder beschreibt, beziehungsweise dass ein beliebiger Prozessor mit jedem beliebigen anderen Prozessor kommuniziert. Dies trifft für alle Topologien zu, gleichgültig ob das Bussystem weltumspannend ist, eine Ausdehnung von einem Kilometer hat, innerhalb eines Gebäudes liegt, eine Ausdehnung von wenigen Metern hat, ob es Geräteintern liegt, ob es innerhalb einer Leiterplatte liegt oder ob es innerhalb eines Chips liegt, gleichgültig ob die Verbindungen der Prozessoren untereinander, mit einer Linien- Busleitung, mit einem Ringsystem, mit kettenförmigen Verbindungsleitungen, oder mit separaten Leitungen für jeden Prozessor zu speziellen Speicherbausteinen, realisiert sind. Combining all technical possibilities, one can say that basically any multiprocessor topology or architecture technically can enable any processor to be global or local Reads or describes memory data from another processor, or that any processor communicates with any other processor. This applies to all topologies, regardless of whether the bus system is global The extent of one kilometer is within a building Has an extent of a few meters, whether it is inside the device, whether it is within a Circuit board or whether it is inside a chip, no matter whether the connections of the processors to each other, with a line Bus line, with a ring system, with chain-shaped connecting lines, or with separate lines for each processor to special memory modules are.

Und es ist diese Kommunikation möglich durch entsprechende, mehr oder weniger complexe Hardwareverschaltung oder auch durch ensprechende Software, die zum Teil auf tiefer Maschinenebene die Daten entsprechend transferiert, oder eine Kombination aus Hardwareverschaltung und spezieller Software. And this communication is possible through appropriate, more or less complex hardware circuitry or by appropriate software, some of which the data is transferred accordingly at the lower machine level, or a combination from hardware interconnection and special software.

Ein Kommunikationsleistungs-Vergleich von verschiedenen möglichen Systemen kann bis zu 1 : 106. .9 oder mehr betragen. A communication performance comparison of different possible systems can be up to 1: 10 6. .9 or more.

Die Schlüsselfrage bei all diesen Multiprozessorsystemen lautet:
Wie leistungsfähig sind die Systeme, wie intelligent und wie schnell ist die Kommunikation zwischen den Prozessoren realisierbar, und wie aufwendig ist das System zu implementieren.
The key question with all these multiprocessor systems is:
How powerful are the systems, how intelligent and how fast can the communication between the processors be realized, and how complex is the system to implement.

Die neue Multi-Prozessor-ArchitekturThe new multi-processor architecture

Die hier neu vorgestellte erfindungsgemässe Multi-Prozessor-Architektur

  • - beseitigt die, bei bisher bekannten Systemen, vorhandenen Nachteile, Probleme und Einschränkungen
  • - stellt eine völlig neue Systemarchitektur mit vielen Vorteilen dar und
  • - eröffnet eine völlig neue Dimension von Möglichkeiten und völlig neue Gesichtspunkte der Multi-Prozessor-Kommunikation.
The inventive multi-processor architecture presented here
  • - eliminates the disadvantages, problems and restrictions that exist with previously known systems
  • - represents a completely new system architecture with many advantages and
  • - opens up a completely new dimension of possibilities and completely new aspects of multi-processor communication.

Eine System-Architektur mit vielen, einzelnen Prozessoren wird umso besser und leistungsfähiger, je mehr frei verfügbare Logikschaltelemente beziehungsweise Logikgatter zur Kopplung vorhanden sind, und je enger und dichter diese Logikschaltelemente angeordnet sind. Viele Logikschaltelemente deshalb, weil dadurch die mögliche Komplexität der Transfers untereinander ansteigt und weil somit viele Funktionen parallel erfolgen können, dichte Anordnung deshalb, weil dadurch die Geschwindigkeit der Logik hoch ist. A system architecture with many, individual processors is all the better and more powerful, the more freely available logic switching elements respectively Logic gates are available for coupling, and the closer and closer they are Logic switching elements are arranged. Many logic switching elements because of that the possible complexity of transfers among one another increases and because of this, many Functions can be done in parallel, dense arrangement, because this creates the Logic speed is high.

Diese Eigenschaften sind zum Beispiel in einem programmierbaren Logikbaustein wie FPGA/CPLD gegeben, wobei die einzelnen Logikfunktionen über programmierbare Bits sozusagen frei verschaltbar und erstellbar sind. These properties are, for example, in a programmable logic device Given FPGA / CPLD, the individual logic functions via programmable Bits can be freely interconnected and created, so to speak.

Für hohe Systemleistung ist es somit ideal, wenn von allen Prozessoren alle relevanten Prozessor-Steuersignale (Adress,Data,Control) in einem zentral angeordneten, complexen, eventuell programmierbaren, Logikbaustein münden. For high system performance, it is therefore ideal if all processors of all relevant Processor control signals (address, data, control) in a centrally arranged, complex, possibly programmable, logic module.

Dieser zentral angeordnete Logikbaustein trägt die Bezeichnung Centralarray (CA). Es könnte auch mit weniger Prozessor-Pins eine Kommunikation aufgebaut werden, diese wäre aber wesentlich uneffizienter. This centrally arranged logic module is called Centralarray (CA). It communication could also be established with fewer processor pins, this but would be much less efficient.

Sollen nun von allen beteiligten Prozessoren alle relevanten Prozessor-Steuersignale und die zugehörigen Prozessor-Steuerleitungen (Adr, Data, Control, spezielle Portpins und eventuell Interruptpins) in dem Centralarray zusammenfliessen, so ist die mögliche Anzahl der Prozessoren stark begrenzt, weil der Logikbaustein-Chip, in dem das Centralarray implementiert ist, nur eine begrenzte Pinanzahl hat, und auch wenn das Centralarray aus mehreren Chips besteht, ist die zur Verfügung stehende Pinanzahl begrenzt. Now all relevant processor control signals from all the processors involved and the associated processor control lines (Adr, Data, Control, special port pins and possibly interrupt pins) flow together in the central array, this is the possible one Number of processors severely limited because of the logic chip in which the Centralarray is implemented, has a limited number of pins, and even if that Central array consists of several chips, is the available number of pins limited.

Es stellt sich also die Schlüsselfrage, wie man alle zur Kommunikation relevanten Prozessor-Steuersignale in das Centralarray führen kann, ohne jedoch die hohe Pinanzahl zu benötigen. So the key question is how to get everyone relevant to communication Processor control signals can result in the central array, but without the high Need number of pins.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird ein zusätzlicher Logikbaustein-Chip, im folgenden Signalexpander (SE) genannt, jeweils zwischen Prozessor und Centralarray geschaltet, wobei die Prozessor-Pins zum Signalexpander führen und verschiedene Leitungen des Signalexpanders zum Centralarray führen, und Signalexpander und Centralarray werden mit speziellen Logikfunktionen zur Kommunikation ausgestattet. In order to accomplish this task, an additional logic chip will be given below Called signal expander (SE), each connected between processor and central array, the processor pins leading to the signal expander and different lines of the Lead signal expanders to the central array, and signal expanders and central array are equipped with special logic functions for communication.

Diese Logikfunktionen in Signalexpander und Centralarray sind so beschaffen, dass verschiedene vom Prozessor übermittelte Signale oder einzelne Teile oder alle Teile des Speicher- und InOut-Protokolls des Prozessors in mehrere kleine Befehls-, Adress- und Datenpakete, zerlegt werden und diese dann zum Centralarray übertragen werden. Zum Beispiel können einzelne vom Prozessor übermittelte Protokoll-Bestandteile des Prozessors im Signalexpander gespeichert werden und unmittelbar danach als kleine, schnelle Befehls-, Adress- und Datenpakete zum Centralarray geschickt werden. Diese einzelnen Befehls-, Adress- und Datenpakete, die mit Kommunikationspaket oder Kommpaket bezeichnet werden, werden dann im Centralarray wieder rekonstruiert, wodurch die vollständige, ursprüngliche Information nun im Centralarray zur Verfügung steht. These logic functions in the signal expander and central array are such that various signals transmitted by the processor or individual parts or all parts of the Memory and InOut protocol of the processor into several small command, address and Data packets are broken down and then transferred to the central array. To the For example, individual protocol components of the Processor are stored in the signal expander and immediately afterwards as small, fast command, address and data packets are sent to the central array. This individual command, address and data packets with communication package or Comm packet are then reconstructed in the central array, whereby the complete, original information is now available in the central array Available.

Bei der Systemkonzeption ist unter anderem die Bitbreite der Kommpakete und damit die Leitungsanzahl der Hauptverbindung von Signalexpander zu Centralarray frei wählbar, wobei natürlich bei gleicher Bitübertragungsfrequenz und zunehmender Kommpaket-Bitbreite beziehungsweise Leitungsanzahl die übertragene Datenmenge je Zeiteinheit grösser wird. When designing the system, the bit width of the comm packets is one of them the number of lines of the main connection from signal expander to central array free selectable, of course with the same bit transmission frequency and increasing Comm packet bit width or number of lines the amount of data transferred each Unit of time becomes larger.

Als Beispiel könnten die Informationen eines Schreibbefehls des Prozessors, bei dem 28 Adress- und 32 Datenbits für einen Prozessortakt aktiv sind, im Signalexpander gespeichert werden, und mit Beginn der Gültigkeit des Schreibbefehls des Prozessors (z. B. /WR-Signal = low) ein Kommpaket mit dem Inhalt des Schreibbefehls, zum Centralarray übertragen werden und dann die Adressen und Daten mit 4× 16Bit-, 8× 8Bit-, 16× 4Bit- oder 32× 2Bit-Kommpaketen oder mit anderen Kommpaket- Bitbreiten übertragen werden. In dem Fall, dass der Signalexpander 8× 8Bit Kommpakete zum Centralarray verschickt, sind mindestens 8, typisch etwa 10 Leitungen vom Signalexpander zum Centralarray nötig, wobei bei direkter Verbindung vom Prozessor zum Baustein aber circa 60 Leitungen nötig wären. Dies entspricht Faktor 6, womit in diesem Falle also 6 mal soviele Prozessoren an das Centralarray angeschlossen werden können, als anders möglich wäre. As an example, the information of a write command from the processor where 28 address and 32 data bits for a processor clock are active in the signal expander be saved, and with the beginning of the validity of the write command of the processor (e.g. / WR signal = low) a comm packet with the content of the write command to Centralarray are transmitted and then the addresses and data with 4 × 16Bit-, 8 × 8-bit, 16 × 4-bit or 32 × 2-bit comm packets or with other comm packet packets Bit widths are transmitted. In the event that the signal expander is 8 × 8 bits Comm packets sent to the central array are at least 8, typically around 10 Cables from the signal expander to the central array are required, although with a direct connection from the processor to the module, however, about 60 lines would be necessary. This matches with Factor 6, which means 6 times as many processors to the central array in this case can be connected than would otherwise be possible.

Die hier beschriebenen, aus Logikschaltelementen bestehenden, Registersätze besitzen Steueranschlüsse, womit unter anderem ein Einspeichern von Bits oder Bitgruppen in den Registersatz und ein Ausgeben von gespeicherten Bits oder Bitgruppen aus dem Registersatz möglich ist, und der Begriff Logikschaltelemente steht stellvertretend für eine beliebige Combination aus beliebig complexen Transceivern, Gattern, Registern, FlipFlops, Latches oder ähnliche Logikgattern. The register sets described here, consisting of logic switching elements, have Control connections, with which, among other things, the storage of bits or bit groups in the register set and outputting stored bits or bit groups from the Register set is possible and the term logic switching elements stands for any one Combination of any complex transceivers, gates, registers, flip-flops, Latches or similar logic gates.

Damit der Kommunikations- und Signalfluss zwischen Prozessor, Signalexpander und Centralarray stattfinden kann sind diese Chips entsprechend miteinander verbunden. So that the communication and signal flow between processor, signal expander and Centralarray can take place, these chips are connected accordingly.

So sind die Prozessoranschlüsse mit einer Anschlussgruppe, genannt Prozessoranschlussport, am Signalexpander verbunden. Weiter sind vom Signalexpander die Anschlüsse, genannt Centralarrayanschlussport mit den, mit Signalexpanderanschlussport benannten, Anschlüssen des Centralarrays verbunden. Chipintern sind im Signalexpander unmittelbar miteinander verbunden: der Prozessoranschlussport mit dem Prozessorregistersatz und der Centralarrayanschlussport mit dem Centralarrayregistersatz. Und im Centralarray sind der Signalexpanderanschlussport mit dem Signalexpanderregistersatz verbunden. This is how the processor connections with a connection group are called Processor connection port, connected to the signal expander. Further from Signal expander using the connectors called central array connector port Signal expander connection port named, Connections of the central array connected. Chip internally are directly connected to each other in the signal expander: the Processor connector port with the processor register set and the Central array connector port with the central array register set. And are in the central array the signal expander connector port is connected to the signal expander register set.

Die Logikfunktionen von Signalexpander und von dem Logikteil im Centralarray, der über dem entsprechenden Signalexpanderregistersatz mit dem Signalexpander verbunden ist, sind so geschaffen, dass die betreffenden, im jeweiligen Chip enthaltenen Register beziehungsweise Registersätze die betreffenden Daten und Informationsbits untereinander, innerhalb des Chips, austauschen können. Hierzu existieren die entsprechenden Verbindungsstrukturen in dem Chip. The logic functions of signal expanders and of the logic part in the central array, the over the corresponding signal expander register set with the signal expander is connected so that the relevant one, in the respective chip contained registers or register sets the relevant data and Can exchange information bits with each other, within the chip. For this the corresponding connection structures exist in the chip.

Damit dieser Datenaustauch zwischen den Registersätzen stattfinden kann, sind die einzelnen Steueranschlüsse der betreffenden Registersätze und somit der betreffenden Logikschaltelemente mit den Ausgängen eines Zustandsautomaten, der typisch mit verschiedenen Registern aufgebaut ist, verbunden. Dieser Zustandsautomat wird im folgenden mit Statemaschine bezeichnet. So that this data exchange between the register sets can take place, the individual control connections of the relevant register sets and thus the relevant Logic switching elements with the outputs of a state machine, typically with different registers is connected. This state machine is in hereinafter referred to as state machine.

Die befehlsauslösenden Steuerbits oder Flags in den entsprechenden Registersätzen führen zu den Eingängen der Statemaschine, womit diese dann entsprechend reagieren kann. The command-triggering control bits or flags in the corresponding register sets lead to the inputs of the state machine, which then react accordingly can.

Dadurch, dass die Statemaschine mit einzelnen, sequentiellen Signalen die Steueranschlüsse der Registersätze ansteuert, ist es möglich, dass die Registersätze gezielt einzelne Informationen und Adress- oder Datenbits aus den Registersätzen auf die angeschlossenen Verbindungsleitungen aufschalten. Somit können also, mittels der Statemaschine, den Registersätzen und den entsprechenden Verbindungen untereinander, die gewünschten Informationsbits untereinander ausgetaucht werden. Because the state machine with the individual, sequential signals Control connections of the register sets, it is possible that the register sets targeted individual information and address or data bits from the register sets connect the connected connecting cables. Thus, by means of the State machine, the register sets and the corresponding connections with each other, the desired information bits are exchanged with each other.

Die Statemaschine von Signalexpander und von dem Logikteil im Centralarray, der über dem entsprechenden Signalexpanderregistersatz mit dem Signalexpander verbunden ist, kann intern so beschaffen sein, dass alle einzelnen Zustände durch einen, vom Taktsignal gesteuerten, Synchron-Binär-Zähler repräsentiert werden. Die kleinste Zeiteinheit für einen Zustand und einen kleinst möglichen Befehl oder Steuerzustand entspricht somit der, normal immer gleich langen, Periodendauer des Taktsignals, beziehungsweise der halben Periodendauer bei Zwei-Flanken-Auswertung. The state machine of signal expanders and of the logic part in the central array, the over the corresponding signal expander register set with the signal expander internally can be such that all individual states are synchronized binary counters controlled by the clock signal. The smallest Time unit for a state and the smallest possible command or control state corresponds to the period of the clock signal, which is normally always the same length, or half the period for two-edge evaluation.

Damit durch diesen Synchron-Binär-Zähler eine Steuerung der einzelnen Registersätze möglich ist, kann dem Zähler ein combinatorisches Dekodiernetzwerk nachgeschaltet werden, das je nach bestimmten Eingangs-Zählerstand bestimmte Ausgänge aktiviert. Control of the individual register sets with this synchronous binary counter is possible, a combinatorial decoding network can be connected downstream of the meter that certain outputs are activated depending on the specific input counter reading.

Diese einzelnen Ausgänge des Dekodiernetzwerks sind zugleich die Ausgänge der Statemaschine und diese führen dann zu den einzelnen Steueranschlüssen an den betreffenden Registersätzen. Somit können je nach bestimmtem Zählerstand einzelne, bestimmte Statemaschine-Ausgänge aktiviert werden. These individual outputs of the decoding network are also the outputs of the State machine and these then lead to the individual control connections on the relevant register sets. Depending on the determined meter reading, individual, certain state machine outputs are activated.

Die Steueranschlüsse an dem jeweiligen Registersatz können zum Beispiel einen Multiplexer oder Demultiplexer am Registersatz steuern, der einzelne Bits oder Bitgruppen adressiert, und diese Bits an den Ein- oder Ausgang oder die Eingangs- oder Ausgangsgruppe des Registersatzes schaltet. Somit ist unter anderem ein Transfer von bestimmten Bits oder Bitgruppen, hauptsächlich der Kommpakete zwischen verschiedenen Registersätzen möglich. The control connections on the respective register set can, for example, be one Control multiplexer or demultiplexer on the register set, the individual bits or Bit groups addressed, and these bits to the input or output or the input or output group of the register set switches. Thus, among other things, is a transfer of certain bits or bit groups, mainly the comm packets between different register sets possible.

Es kann jeder einzelne binäre Zustand des Synchron-Binär-Zählers als eigener, separater Befehl oder separates Signal zum Steuern der Registersätze interpretiert werden. Auch ist es möglich, Gruppen höher signifikanter Bits des Zählers als Befehlsgruppen zu interpretieren. Each individual binary state of the synchronous binary counter can be separate command or signal to control the register sets interpreted become. It is also possible to use more significant bits of the counter than groups Interpret command groups.

Eine konkrete Aufteilung mit einem 14 Bit Synchron-Binär-Zählers kann so aussehen: A concrete division with a 14-bit synchronous binary counter can look like this:

Das oberste Bit (B13) markiert, ob die Statemaschine aktiv ist. Ist sie aktiv, kennzeichnet das nächste Bit (B12), ob der Transfer sich auf Programm- oder Datenspeicher bezieht. Bezieht er sich auf Datenspeicher, kennzeichnet das nächste Bit (B11) die Aktion Write oder Read. Das Bit (B10) markiert, ob nun die von Signalexpander zu Centralarray verschickten Kommpakete

  • - interne Befehlspakete darstellen, wie beispielsweise Write-Befehl mit nachfolgend 16 Adr/Daten-Paketen, Write-Befehl mit nachfolgend 8 Adr/Daten-Paketen oder Read- Befehl mit nachfolgend 10 Adr/Datenpakete, oder
  • - Adress- und Datenpakete darstellen.
The top bit (B13) marks whether the state machine is active. If it is active, the next bit (B12) indicates whether the transfer relates to program or data memory. If it refers to data storage, the next bit (B11) marks the action Write or Read. Bit (B10) marks whether the comm packets sent from the signal expander to the central array
  • - Represent internal command packets, such as a write command followed by 16 addr / data packets, a write command followed by 8 addr / data packets or a read command followed by 10 addr / data packets, or
  • - Show address and data packets.

Die nächsten 6 Bits (B9. . .4) stehen für die Nummer des momentan übertragenen Kommpaketes, womit mit diesen 6 Bits also maximal 64 Kommpakete übertragen werden können, wobei es sich um Befehlspakete oder um Adr/Datenpakete handeln kann. Von den Befehlpaketen werden aber nur sehr wenige bis zu einem einzigen benötigt, weshalb die oberen Bits dieser 6 Bits in diesem Fall keine Bedeutung haben. The next 6 bits (B9 ... 4) stand for the number of the currently transmitted Comm packet, with which these 6 bits transmit a maximum of 64 comm packets can be, which are command packets or Adr / data packets can. However, very few of the command packages become one required, which is why the upper bits of these 6 bits have no meaning in this case.

Die 4 untersten Bits (B3. . .0) kennzeichnen den momentanen Zustand der einzelnen Steuerleitungen der einzelnen Registersätze innerhalb des jeweiligen einzelnen Kommpaketes. Somit sind also maximal 16 einzelne Logik- und Registerzustände je Kommpaket möglich, wobei diese einzelnen Zustände unter anderem bewirken, dass einzelne Steueranschlüsse des betreffenden Registersatzes geschaltet werden. The 4 lowest bits (B3.. .0) indicate the current status of the individual Control lines of the individual register sets within the respective individual Come package. This means that a maximum of 16 individual logic and register states are each Comm packet possible, whereby these individual states cause among other things that individual control connections of the relevant register set are switched.

Konkretes Funktionsbeispiel für - Daten Schreiben - mit 26 Adr-Bits und 32 Datenbits, bei einer Kommpaket-Bitbreite von 4 BitSpecific functional example for - data writing - with 26 Adr bits and 32 data bits, with a comm packet bit width of 4 bits

Der Prozessor legt die Adress- und Datenbits am Prozessoranschlussport des Signalexpanders an, und mit dem aktiven WR-Signal des Prozessors werden die Adressen und Daten im Prozessorregistersatz des Signalexpanders gespeichert. Gleichzeitig wird im Prozessorregistersatz das WR-Flag aktiviert. The processor places the address and data bits on the processor connection port of the Signal expander on, and with the processor's active WR signal, the Addresses and data are stored in the processor register set of the signal expander. At the same time, the WR flag is activated in the processor register set.

Dieses aktive WR-Flag veranlasst die Statemaschine im Signalexpander in den Write- Befehlsmodus überzugehen. This active WR flag causes the state machine in the signal expander in the write To go into command mode.

In diesem Modus veranlasst die Statemaschine zuerst, dass der Centralarrayregistersatz ein bestimmtes Bitmuster einspeichert und dieses dann zum Centralarrayanschlussport übertragen wird. In this mode, the state machine first causes the central array register set stores a certain bit pattern and then this to the central array connection port is transmitted.

Dieses vom Signalexpander zum Centralarray verschickte Bitmuster wird vom Centralarray erkannt und als Write-Befehl interpretiert, wonach die Statemaschine des Centralarrays in den Emfangs-Modus geht. This bit pattern sent from the signal expander to the central array is used by the Central array recognized and interpreted as a write command, after which the state machine of the Centralarrays goes into receive mode.

Ab dem nächsten Takt veranlasst die Statemaschine des Signalexpanders, dass die im Prozessorregistersatz enthaltenen Adressen und Daten als separate Kommpakete zum Centralarray verschickt werden. Dies sind zuerst 7 Adress-Pakete und dann 8 Daten- Pakete, wobei diese Kommpakete jeweils 4 Bit breit sind. Die letzten 2 Bits des letzten Adr-Pakets haben keine Bedeutung, weil nur 26 AdrBits vorhanden sind. From the next cycle, the state machine of the signal expander causes the im Processor register set contain addresses and data as separate comm packets for Centralarray will be sent. These are first 7 address packets and then 8 data Packets, these comm packets are each 4 bits wide. The last 2 bits of the last Adr packets have no meaning because there are only 26 AdrBits.

Dadurch dass sich die Statemaschine im Centralarray schon im richtigen Modus befindet, kann diese nun die eintreffenden Kommpakete in der richtigen Form interpretieren und in der richtigen Reihenfolge in die entsprechenden Register im Centralarray transferieren. Because the state machine in the central array is already in the correct mode the incoming comm packets can now be in the correct form interpret and in the correct order in the corresponding register in the Transfer the central array.

Sind alle Kommpakete übertragen, wird das WR-Flag wieder deaktiviert, die Statemaschinen von Signalexpander und Centralarray gehen wieder in den inaktiven Modus, und sind so bereit, wieder neue Befehle zu empfangen. Das Übertragungsende der Kommpakete kann die Statemaschine deshalb erkennen, weil die Anzahl der zu übertragenden Kommpakete feststeht, sobald der WR-Befehl vom Centralarray empfangen wird. If all comm packets have been transmitted, the WR flag is deactivated again State machines from Signalsxpander and Centralarray go back to inactive Mode, and are ready to receive new commands again. The transmission end The comm machine can recognize the comm packets because the number of to transmitting comm packets is fixed as soon as the WR command from the central array Will be received.

Konkretes Funktionsbeispiel für - Daten Lesen - mit 26 Adr-Bits und 32 Datenbits, bei einer Kommpaket-Bitbreite von 4 BitSpecific function example for - reading data - with 26 Adr bits and 32 data bits, with a comm packet bit width of 4 bits

Der Prozessor legt die Adressbits am Prozessoranschlussport des Signalexpanders an, und mit dem aktiven RD-Signal des Prozessors werden die Adressen und Daten im Prozessorregistersatz des Signalexpanders gespeichert. Gleichzeitig wird im Prozessorregistersatz das RD-Flag aktiviert. The processor applies the address bits to the processor connector port of the signal expander, and with the active RD signal of the processor, the addresses and data in the Processor register set of the signal expander saved. At the same time Processor register set the RD flag activated.

Dieses aktive RD-Flag veranlasst die Statemaschine im Signalexpander in den Read- Befehlsmodus überzugehen. This active RD flag causes the state machine in the signal expander in the read To go into command mode.

In diesem Modus veranlasst die Statemaschine zuerst, dass der Centralarrayregistersatz ein bestimmtes Bitmuster einspeichert und dieses dann zum Centralarrayanschlussport übertragen wird. In this mode, the state machine first causes the central array register set stores a certain bit pattern and then this to the central array connection port is transmitted.

Dieses vom Signalexpander zum Centralarray verschickte Bitmuster wird vom Centralarray erkannt und als Read-Befehl interpretiert, wonach die Statemaschine des Centralarrays in den Ausgabe-Modus geht. This bit pattern sent from the signal expander to the central array is used by the Central array recognized and interpreted as a read command, after which the state machine of the Centralarrays goes into output mode.

Ab dem nächsten Takt veranlasst die Statemaschine des Signalexpanders, dass die im Prozessorregistersatz enthaltenen Adressen als separate Kommpakete zum Centralarray verschickt werden. Diese sind 7 Adress-Pakete, wobei diese Kommpakete jeweils 4 Bit breit sind. Die letzten 2 Bits des letzten Adr-Pakets haben keine Bedeutung, weil nur 26 AdrBits vorhanden sind. From the next cycle, the state machine of the signal expander causes the im Processor register set contain addresses as separate comm packets to the central array be sent. These are 7 address packets, these comm packets each 4 bits are wide. The last 2 bits of the last Adr packet have no meaning because only 26 AdrBits are present.

Dadurch dass sich die Statemaschine im Centralarray schon im richtigen Modus befindet, kann diese nun die eintreffenden Kommpakete in der richtigen Form interpretieren und in der richtigen Reihenfolge in die entsprechenden Register im Centralarray transferieren, womit die Adresse dann im entsprechenden Register liegt. Sind alle Adresspakete übertragen, nimmt die Statemaschine des Centralarrays die zu der Adresse gehörenden Daten und überträgt diese, ebenfalls in Kommpaketen, zum Signalexpander. Because the state machine in the central array is already in the correct mode the incoming comm packets can now be in the correct form interpret and in the correct order in the corresponding register in the Transfer the central array, with which the address is then in the corresponding register. When all address packets have been transferred, the state machine of the central array increases the data belonging to the address and transmits them, also in comm packets, to the Signal expander.

Die Statemaschine des Signalexpanders ihrerseits hat, nachdem sie die Adressen übertragen hat, entsprechend umgeschaltet und liest nun die vom Centralarray übertragenen Kommpakete, welche Daten darstellen, und überträgt diese zum Datenregister des Prozessorregistersatzes des Signalexpanders. The signal expander's state machine, in turn, has the addresses after it has switched accordingly and now reads those from the central array transmitted comm packets, which represent data, and transmits this to Data register of the processor register set of the signal expander.

Sind alle Kommpakete übertragen, wird das RD-Flag wieder deaktiviert, die Statemaschinen von Signalexpander und Centralarray gehen wieder in den inaktiven Modus, und sind so bereit, wieder neue Befehle zu empfangen. Das Übertragungsende der Kommpakete kann die Statemaschine deshalb erkennen, weil die Anzahl der zu übertragenden Kommpakete feststeht, sobald der RD-Befehl vom Centralarray empfangen wird. Once all comm packets have been transmitted, the RD flag is deactivated again State machines from Signalsxpander and Centralarray go back to inactive Mode, and are ready to receive new commands again. The transmission end The comm machine can recognize the comm packets because the number of to transmitting comm packets is fixed as soon as the RD command from the central array Will be received.

Die nun im Prozessorregistersatz des Signalexpanders enthaltenen Daten können vom Prozessor ausgelesen werden. The data now contained in the processor register set of the signal expander can be from Processor can be read out.

Das Lesen der Program-Daten aus dem Centralarray funktioniert in analoger Weise, wie das Lesen der Daten. Reading the program data from the central array works in an analog way, like reading the data.

Bedingt durch die variable Kommpaket-Bitbreite für verschiedene Signalexpander, kann die gesamte Centralarray-Bandbreite genutzt werden und es kann diese Bandbreite variabel auf die einzelnen Prozessmodule aufgeteilt werden. Due to the variable comm packet bit width for different signal expanders, the entire central array bandwidth can be used and it can Bandwidth can be divided variably between the individual process modules.

Die Integration des Signalexpanders zwischen jedem einzelnen Prozessor und Centralarray ermöglicht es somit eine sehr grosse Anzahl von Prozessoren an das Centralarray sehr effizient anzukoppeln, denn

  • - es sind keine speziellen Transfer-Befehle des Prozessors nötig
  • - es müssen auch keine zusätzlichen Wartezyklen ausgeführt werden
  • - die Prozessoren sind bezüglich der Kommunikation permanent mit dem Centralarray verbunden, womit die completten Adressen und Daten permanent, automatisch, ohne irgendwelche zusätzlichen Programmassnahmen übertragen werden.
The integration of the signal expander between each individual processor and central array thus enables a very large number of processors to be coupled to the central array very efficiently, because
  • - No special transfer commands from the processor are required
  • - No additional waiting cycles have to be carried out
  • - The processors are permanently connected to the central array for communication, so that the complete addresses and data are permanently, automatically, transferred without any additional program measures.

Durch die sehr gute Integrierbarkeit jedes Prozessors oder Microcontrollers, mittels Signalexpander, in dieses System, kann der für die jeweilige Aufgabe beste und effektivste Microcontroller oder Prozessor genutzt werden. Due to the very easy integration of any processor or microcontroller, by means of Signal expander, in this system, can be the best and for the respective task most effective microcontroller or processor can be used.

Somit ist das System sehr gut hardware-scalierbar, bei gleichzeitig maximaler Ausnutzung der verwendeten Prozessoren und Controller. This means that the system can be scaled very well, while at the same time maximizing Utilization of the processors and controllers used.

Durch diese Art der Systemleistungserhöhung wird nicht nur die Softwarefunktionalität erweitert, sondern bedingt durch die zunehmende Parallelität der Hardware mit weiterer Scalierung, werden Laufzeitanforderungen der auf anderen Prozessoren laufenden Routinen nicht beeinträchtigt, und somit wird die, über alles errechnete, Gesamtsysteminterruptlatenzzeit und Gesamtcontextswitchzeit, mit zunehmender Hardwarescalierung immer kürzer. This type of system performance increase does not only increase the software functionality expanded, but due to the increasing parallelism of the hardware with others Scaling, runtime requirements are those running on other processors Routines are not impaired, and so the overall calculated Total system interrupt latency and total context switch time, with increasing Hardware scaling is getting shorter and shorter.

Mit der, weiter unten detailliert beschriebenen, in das Centralarray implementierten MultiPortSpeicherMaschine, die auf Grund ihrer speziellen, völlig neuen Architektur, als variabler, in Portgrösse und -anzahl scalierbarer, völlig asynchron betreibbarer, lesbarer und schreibbarer MultiPortSpeicher funktionsfähig ist, ergeben sich weitere signifikante Vorteile, mit denen sich eine völlig neue Dimension von Möglichkeiten und Gesichtspunkten der Multi-Prozessor-Kommuniktion eröffnen. Implemented into the central array with the one described in detail below MultiPort memory machine, which due to its special, completely new architecture, as a variable, scalable in port size and number, completely asynchronously operable, readable and writable MultiPort memory is functional, there are more significant benefits that open up a whole new dimension of possibilities and open aspects of multi-processor communication.

Für die Prozessoren, die mittels dieses hier beschriebenen Massiv-parallel-gekoppelten- Multiprozessorsystems in das System integriert sind, gelten unter anderem die folgenden Vorteile:

  • - Es kann jeder beliebige Prozessor, ohne Zufügen von dedizierter Hardware, für jeden anderen beliebigen Prozessor als hardwaremässig direkt - breitbandig angekoppelter Co-Prozessor dienen. Dies ist sehr bemerkenswert, weil hierfür normalerweise dedizierte Hardware, für jeden betreffenden Prozessor separat, erforderlich ist. Weiterhin gilt bei diesem neuen System, dass
  • - jeglicher CPU-Overhead, wie Overhead für Interrupt, Wartezyklen oder sonstiges, der normal bei der Kommunikation entsteht, entfällt
  • - in den typischen Fällen der explizite Datentransfer sogar überhaupt nicht erforderlich ist, weil es möglich ist, dass der Prozessor während seiner eigentlichen Bearbeitungsroutine (nicht Datentransferroutine) die Daten automatisch direkt in den entsprechenden Speicherbereich schreibt, und dieser Speicherbereich von den anderen Prozessoren ebenfalls zugänglich ist. Dadurch dass das Prozessor-spezifische Busprotokoll in dem Signalexpander äquivalent umgesetzt wird und in das Centralarray übertragen wird, existiert hinsichtlich der konkreten Assembler- und Maschinenbefehle und auch der dafür erforderlichen CPU-Takte, überhaupt kein Unterschied zwischen physikalischem Speicher nahe der CPU oder externem Speicher. Der physikalisch externe Speicher ist somit ohne irgendwelche Einschränkungen voll in den internen Speicherbereich eingebaut.
  • - Der Prozessor kann während seiner eigentlichen Bearbeitungsroutine (nicht Datentransferroutine) die Daten automatisch direkt in den entsprechenden Speicherbereich schreiben, wobei dieser Speicherbereich von den anderen Prozessoren ebenfalls zugänglich ist.
    Das besondere daran ist, dass jeder Prozessor für sich selbst, mit seinem logisch internen Datenspeicher, sein Programm ausführt, und diese Daten automatisch, ohne eine speziell ausgeführte Datentransferroutine, allen anderen Prozessoren zur Verfügung steht. Die Prozessoren brauchen also alle für sich nur ihre eigenen internen Bearbeitungsroutinen auszuführen, und sind über dieses Massiv-parallel-gekoppelte- Multiprozessorsystem so miteinander verkoppelt, dass jeder Prozessor ohne irgendwelche Sonderroutinen automatisch auch auf den Speicher jedes anderen Prozessors zugreifen kann.
    Man könnte sagen, dem einzelnen Prozessor steht das ganze Wissen des gesamten MultiSystems für seine eigenen lokalen Bearbeitungsroutinen zur Verfügung und er kann dazu beitragen, dieses gesamte Wissen zu erweitern ohne spezielle Datentransfers durchführen zu müssen.
The following advantages, among others, apply to the processors which are integrated into the system by means of the massively parallel-coupled multiprocessor system described here:
  • - Any processor, without adding dedicated hardware, can serve as a hardware-direct, broadband coupled co-processor for any other processor. This is very remarkable because it usually requires dedicated hardware, for each processor in question. Furthermore, with this new system it applies that
  • - Any CPU overhead, such as overhead for interrupt, wait cycles or anything else that normally arises during communication, is eliminated
  • - In the typical cases, explicit data transfer is not even necessary at all, because it is possible that the processor automatically writes the data directly into the corresponding memory area during its actual processing routine (not data transfer routine), and this memory area is also accessible by the other processors , Due to the fact that the processor-specific bus protocol is implemented in the signal expander and transferred to the central array, there is no difference whatsoever between physical memory near the CPU or external memory with regard to the specific assembler and machine instructions and also the CPU clocks required for this. The physical external memory is thus fully integrated into the internal memory area without any restrictions.
  • The processor can automatically write the data directly into the corresponding memory area during its actual processing routine (not the data transfer routine), this memory area also being accessible by the other processors.
    The special thing about it is that each processor executes its program for itself with its logically internal data memory, and this data is automatically available to all other processors without a specially executed data transfer routine. The processors therefore all need to carry out their own internal processing routines for themselves and are coupled to one another via this massively parallel-coupled multiprocessor system in such a way that each processor can automatically access the memory of any other processor without any special routines.
    You could say that the individual processor has all the knowledge of the entire MultiSystem available for its own local processing routines and it can help to expand this entire knowledge without having to carry out special data transfers.

Durch die Möglichkeit, dass auch die Program-Daten in der gleichen Weise zum Centralarray zugänglich gemacht werden können, ergibt sich nochmals ein weiterer signifikanter Vorteil:
Zum Beispiel können spezielle Daten und Werte, die ein Prozessor im System mit seiner internen Bearbeitungsroutine errechnet, unmittelbar, ohne separate Datenübertragung, von einem anderen Prozessor als Programmspeicher benutzt werden. Dieses Programm könnte eine kritische, sehr schnelle Prozedur im us- oder ns- Bereich sein, deren Eigenschaften von verschiedenen äusseren Faktoren abhängt, die im Zugriff des MultiSystems stehen.
The fact that the program data can also be made accessible to the central array in the same way results in yet another significant advantage:
For example, special data and values that a processor in the system calculates with its internal processing routine can be used directly by another processor as program memory without separate data transmission. This program could be a critical, very fast procedure in the us or ns range, the properties of which depend on various external factors that are accessible to the MultiSystem.

Diese Menge an Aspekten und Gesichtspunkten dieses Massiv-parallel-gekoppelten- Multiprozessorsystems eröffnen prinzipiell neue Denkansätze und völlig neue Dimensionen der Kommunikationsmöglichkeiten und Leistungsfähigkeiten von Multiprozessorsystemen. This set of aspects and points of view of this massively parallel coupled In principle, multiprocessor systems open up new approaches and completely new ones Dimensions of communication possibilities and capabilities of Multiprocessor systems.

Erläuterung der einzelnen SchutzansprücheExplanation of the individual protection claims

Schutzanspruch 1 erklärt die Kernbestandteile und Kernelemente des Multiprozessorsystems. Protection claim 1 explains the core components and core elements of the Multiprocessor system.

Die Schutzansprüche 2 bis 5 erläutern verschiedene Schaltungs-, Funktions- und Logikdetails des Systems. Protection claims 2 to 5 explain different circuit, functional and Logic details of the system.

Schutzanspruch 6 bekräftigt den Vorteil, dass das prozessor-spezifische Speicher- und InOut-Busprotokoll des im Prozessmodul verwendeten Prozessors, in ein äquivalentes Busprotokoll umgewandelt werden kann, und dessen Signale an das Centralarray weitergegeben werden können. Protection claim 6 confirms the advantage that the processor-specific memory and InOut bus protocol of the processor used in the process module, in an equivalent Bus protocol can be converted, and its signals to the central array can be passed on.

Da dieses umgewandelte Busprotokoll, bei unveränderter Bedeutung, weniger Leitungen benötigt, als das Busprotokoll des Prozessors, werden entsprechend weniger Pins beim Centralarray benötigt. Somit können über diesen Weg wesentlich mehr Prozessoren angeschlossen werden, als dies anders der Fall wäre. Somit ist es also möglich, mit unter Umständen stark verminderter Pinzahl, die volle Funktionalität der einzelnen prozessorspezifischen Speicher- und InOut-Busprotokolle der einzelnen Prozessoren in das Centralarray zu transferieren. Da nun all diese Signale im Centralarray vorhanden sind, ist eine sehr hohe Leistung des Multiprozessorsystems möglich. Because this converted bus protocol, with unchanged meaning, less Lines required than the bus protocol of the processor are correspondingly fewer Pins needed for the central array. This way you can do a lot more Processors are connected, as it would be different. So that's it possible, with the pin count possibly greatly reduced, the full functionality of the individual processor-specific memory and InOut bus protocols of the individual Transfer processors to the central array. Since all these signals are now in the Central array are present is a very high performance of the multiprocessor system possible.

Schutzanspruch 7 erweitert das System dadurch, dass im Signalexpander eine Auswerteschaltung vorhanden ist, die mittels Pins nach aussen hin meldet, ob die signalexpanderinterne Statemaschine frei ist oder noch beschäftigt ist. Hierdurch kann der angeschlossene Prozessor unter Umständen detektieren, ob die Daten noch von der Statemaschine verarbeitet werden oder ob der Signalexpander weitere Daten annehmen kann. Protection claim 7 extends the system in that in the signal expander Evaluation circuit is available, which reports to the outside via pins whether the Signal expander internal state machine is free or is still busy. This can the connected processor may detect whether the data is still from the State machine are processed or whether the signal expander accept further data can.

Schutzanspruch 8 erläutert, dass eine zusätzliche Logikschaltung im Signalexpander das Taktsignal für den angeschlossenen Prozessor zur Verfügung stellen kann. Dieses kann zum Beispiel aus dem im Signalexpander liegenden Logiktakt gewonnen werden. Ist die Statemaschine im Signalexpander über ein bestimmten Zeitraum hinweg beschäftigt, kann die Logikschaltung das Taktsignal zum Prozessor sauber anhalten, was bedeutet, dass keine störenden Flanken entstehen und alle Teile des Taktsignals im spezifizierten Bereich liegen. Protection claim 8 explains that an additional logic circuit in the signal expander can provide the clock signal for the connected processor. This can be obtained from the logic clock in the signal expander, for example. Is the state machine in the signal expander over a certain period of time busy, the logic circuit can stop the clock signal to the processor clean, which means that there are no disruptive edges and all parts of the clock signal in the specified range.

Schutzanspruch 9 zeigt den Vorteil, dass im Signalexpander eine Adressvergleicher und -Auswertelogik für die vom Prozessor übermittelten Adressen implementiert ist. Diese Auswertelogik ermöglicht es, dass anstelle der konkreten Adressen nur kurze Adressbefehle mit wenigen Bits, wie zum Beispiel Adressautoincrement, Adressautodecrement, oder Adressgleichheit, zum Centralarray transferiert werden. Dadurch kann unter Umständen die Anzahl der zum Centralarray transferierten Kommpakete stark abnehmen, weil der Transfer der completten Adress-Bits nicht erforderlich ist und statt dessen ein spezielles Kommpaket, welches ein spezieller Befehl darstellt, gesendet wird. Greift der Prozessor zum Beispiel auf eine 32 Bit- Adresse zu, die gegenüber der letzten Adresse nur um eins höher ist, so kann der Signalexpander den Adressautoincrement-Befehl zum Centralarray schicken, und kann somit auf das Versenden der 32 Adressbits verzichten, was unter Umständen einiges an Zeit spart. Eine entsprechende Schaltung im Centralarray rechnet dann aus diesem kurzen Adressbefehl die genaue Adresse aus. Protection claim 9 shows the advantage that an address comparator and in the signal expander Evaluation logic for the addresses transmitted by the processor is implemented. This Evaluation logic enables that instead of the concrete addresses only short ones Address commands with a few bits, such as address autoincrement, Address auto decrement, or address equality, are transferred to the central array. This may mean that the number of transferred to the central array Decrease comm packets because the transfer of the complete address bits is not is required and instead a special comm packet, which is a special one Command is sent. For example, does the processor access a 32 bit Address that is only one higher than the last address, the Signal expander can send the address autoincrement command to the central array, and can thus do not send the 32 address bits, which may be quite a bit Saves time. A corresponding circuit in the central array then calculates from this short address command the exact address.

Schutzanspruch 10 zeigt den Vorteil, dass im Signalexpander eine Adressvergleicher und -Auswertelogik für die vom Prozessor übermittelten Adressen implementiert ist. Diese Auswertelogik ermöglicht es, dass anstelle der konkreten Adressen erweiterte Adressbefehle mit wenigen Bits zum Centralarray transferiert werden. Diese erweiterten Adressbefehle können zum Beispiel bewirken, dass vorher festgelegte Adressen und Speicherseiten in einem Speicherbereich angesprungen werden. Dadurch kann unter Umständen die Anzahl der zum Centralarray transferierten Kommpakete stark abnehmen, weil der Transfer der completten Adress-Bits nicht erforderlich ist und statt dessen ein spezielles Kommpaket, welches ein spezieller Befehl darstellt, gesendet wird. Greift der Prozessor zum Beispiel auf einen vorher festgelegten Speicherbereich zu, so kann der Signalexpander den entsprechenden Befehl zum Centralarray schicken, und kann somit auf das Versenden der 32 Adressbits verzichten, was unter Umständen einiges an Zeit spart. Eine entsprechende Schaltung im Centralarray nimmt dann den entsprechend resultierenden Wert aus einer, in Hardware gespeicherten, Tabelle und legt ihn im entsprechenden Register ab. Protection claim 10 shows the advantage that an address comparator in the signal expander and evaluation logic is implemented for the addresses transmitted by the processor. This evaluation logic enables that instead of the concrete addresses to be expanded Address commands can be transferred to the central array with just a few bits. This Extended address commands can, for example, cause predefined Addresses and memory pages can be jumped to in a memory area. This may mean that the number of transferred to the central array Decrease comm packets because the transfer of the complete address bits is not is required and instead a special comm packet, which is a special one Command is sent. For example, does the processor access one beforehand specified memory area, the signal expander can use the corresponding Send command to the central array, and can thus send the 32 address bits do without, which may save a lot of time. A corresponding circuit in the central array then the corresponding resulting value takes from a, in Hardware stored, table and stores it in the corresponding register.

Schutzanspruch 11 erweitert den Signalexpander-Chip dahingehend, dass die freien Logikresourcen und freien Pins des Signalexpander-Chips dazu genutzt werden, mittels zusätzlich implementierter Register und zusätzlicher Einbeziehung von Pins, die vorhandenen direkten InOut-Portsignale und - Pins des angeschlossenen Prozessors zu erweitern. Sind im Signalexpander noch einige Macrozellen frei und einige Pins unbelegt, so können diese Pins beispielsweise als zusätzliche separate Input-Pins verwendet werden, die der angeschlossene Prozessor auslesen kann. Beispielsweise sind somit mehr separate Input-Pins vorhanden, als sie bei einem Microcontroller alleine vorhanden wären. Protection claim 11 extends the signal expander chip in that the free logic resources and free pins of the signal expander chip are used for this , by means of additionally implemented registers and additional inclusion of Pins, the existing direct InOut port signals and pins of the connected Processor. Are there still some macro cells in the signal expander and some pins are empty, these pins can be used as additional separate ones Input pins are used that can be read by the connected processor. For example, there are more separate input pins than one Microcontrollers alone would be available.

Die in Schutzanspruch 12 gemachte Erweiterung bedeutet, dass auch mehrere eng miteinander verkoppelte Logikbaustein-Chips ein Centralarray darstellen können, und Leitungen zum Signalexpander auch an mehrere Chips des Centralarrays parallel führen können. Da die einzelnen Chips in ihrer Gesamtheit als ein Centralarray arbeiten sollen, ist es besonders wichtig dass diese Chips mit möglichst hoher Bandbreite und somit mit möglichst kurzen Leitungen miteinander verbunden sind, um somit ein schnelles, optimales Zusammenspiel der einzelnen zum Centralarray gehörenden Chips zu gewährleisten. Die einzelnen Logikfunktionen in den einzelnen Chips sind so beschaffen, dass sie in ihrer Gesamtheit ein grosses, complexes Centralarray bilden. Durch diese grössere Chipanzahl bekommt das Centralarray eine höhere Leistungsfähigkeit und Flexibilität, und auch eine grössere Pinzahl. Wegen des etwas limitierenden Verbindungskanals zwischen den Chips ist eine Erweiterung von einem auf mehrere Chips erst zu empfehlen, wenn die Complexität oder die Pinzahl eines einzelnen Chips nicht mehr steigerbar ist. The extension made in protection claim 12 means that several narrow interconnected logic chip chips can represent a central array, and Lines to the signal expander can also be connected in parallel to several chips in the central array being able to lead. Because the individual chips work as a whole as a central array it is particularly important that these chips have the highest possible bandwidth and are thus connected with each other with the shortest possible lines in order to fast, optimal interaction of the individual chips belonging to the central array to ensure. The individual logic functions in the individual chips are like this procure that, in their entirety, they form a large, complex central array. This larger number of chips gives the central array a higher number Efficiency and flexibility, and also a larger number of pins. Because of something limiting connection channel between the chips is an extension of one Recommended on several chips only if the complexity or the number of pins of one individual chips can no longer be increased.

Die in Schutzanspruch 13 gemachte Erweiterung bedeutet, dass auch mehrere eng miteinander verkoppelte Logikbaustein-Chips einen Signalexpander darstellen können, und Leitungen zum Centralarray auch an mehrere Chips des Signalexpanders parallel führen können. Da die einzelnen Chips in ihrer Gesamtheit wie ein Signalexpander arbeiten sollen, ist es wichtig das diese Chips mit möglichst hoher Bandbreite und somit mit möglichst kurzen Leitungen miteinander verbunden sind, um somit ein optimales Zusammenspiel der einzelnen zum Signalexpander gehörenden Chips zu gewährleisten. Die einzelnen Logikfunktionen in den einzelnen Chips sind so beschaffen, dass sie in ihrer Gesamtheit einen grossen, complexen Signalexpander bilden. Durch diese grössere Chipanzahl ist eine höhere Leistungsfähigkeit und Flexibilität, und auch eine grössere Pinzahl, des Signalexpanders gegeben. The extension made in protection claim 13 means that several are also narrow interconnected logic chip chips can represent a signal expander, and lines to the central array also to several chips of the signal expander in parallel being able to lead. Because the individual chips in their entirety like a signal expander It is important that these chips work with the highest possible bandwidth and are thus connected with each other with the shortest possible lines in order to optimal interaction of the individual chips belonging to the signal expander guarantee. The individual logic functions in the individual chips are like this procure that, in their entirety, they are a large, complex signal expander form. This larger number of chips means higher performance and Flexibility, and also a larger number of pins, given the signal expander.

Die in Schutzanspruch 14 gemachte Erweiterung bedeutet, dass mehrere Signalexpander, und somit mehrere Prozessmodule, parallel an einer oder mehreren Verbindungsleitungen zum Centralarray angeschlossen sein können. Je nach momentan aktivem Signalexpander-Modus, welcher von aussen geschaltet werden kann, ist es dann einem bestimmten Signalexpander möglich, diese Leitungen zusätzlich für den Datentransfer mit zu benutzen. Somit kann die Bitbreite der Kommpakete für die betreffenden Signalexpander vergrössert werden und der Transfer beschleunigt werden. Gleichzeitig werden von Prozessmodulen, die momentan kein so hohen Datendurchsatz benötigen, nur eine oder wenige Leitungen oder Pins am Centralarray belegt. The extension made in protection claim 14 means that several Signal expander, and thus several process modules, in parallel on one or more Connection lines to the central array can be connected. Depending on the moment It is the active signal expander mode, which can be switched from the outside then a certain signal expander possible, these lines additionally for the Use data transfer with. Thus the bit width of the comm packets for the relevant signal expanders are enlarged and the transfer is accelerated. At the same time, process modules that currently do not have such a high data throughput need only one or a few lines or pins on the central array occupied.

Die Modus-Umschaltung der Signalexpander kann sehr schnell, im ns-Bereich, erfolgen, womit der Modus unter Umständen einige Millionen mal je Sekunde umgeschaltet werden kann, und so eine optimale Ausnutzung der Verbindungsleitungen ermöglicht wird. The mode switch of the signal expanders can be done very quickly, in the ns range, , which means that the mode may be several million times per second can be switched, and so an optimal use of the connecting lines is made possible.

Schutzanspruch 15 kennzeichnet eine Systemerweiterung in der Form, dass eine oder wenige zusätzliche Leitungen vom Centralarray zu den Signalexpandern gehen, wobei die in Centralarray und Signalexpander implementierte Logikschaltungen bewirken, dass über diese zusätzlichen Leitungen, Befehle und spezielle Mitteilungen vom Centralarray zum Signalexpander übertragen werden können. Somit können über einen weiteren Informationskanal, unabhängig vom Hauptverbindungskanal Signalexpander zu Centralarray, zusätzliche Informationen und eventuell Statusmeldungen übertragen werden. Da dieser zusätzliche Informationskanal normal aus nur einer oder wenigen Leitungen besteht, ist die hierüber maximal übertragbare Datenrate natürlich wesentlich kleiner, als die Datenrate beim Hauptverbindungskanal. Diese Datenrate ist aber für diese Kategorie von Informationen völlig ausreichend. Protection claim 15 characterizes a system expansion in the form that one or a few additional lines from the central array to the signal expanders go, the logic circuits implemented in central array and signal expanders cause these extra lines, commands and special messages can be transferred from the central array to the signal expander. Thus, over another information channel, regardless of the main connection channel Signal expander to central array, additional information and possibly Status messages are transmitted. Because this additional information channel is normal consists of only one or a few lines, the maximum that can be transmitted over it Data rate is of course much lower than the data rate for the main connection channel. However, this data rate is completely sufficient for this category of information.

Wenn erforderlich können die so vom Centralarray übermittelten Daten mit geeigneten Mitteln zum Prozessor übergeben werden. If necessary, the data transmitted by the central array can be used with suitable data Funds are passed to the processor.

In Schutzanspruch 16 ist eine Erweiterung in der Art vorhanden, dass der Signalexpander aus mehreren Chips besteht und verschiedene Chips hiervon Standard-Schieberegister-bausteine, typisch TTL-Bausteine, sind. Die Steuerung dieser Schieberegister wird von separaten Logikschaltungen übernommen, die von den Prozessor-Signalen gesteuert werden. Somit können unter Umständen auch kostengünstige Standard-TTL-Bausteine eingesetzt werden, falls das konkrete System und die konkrete Protokollaufteilung dies zulässt. In protection claim 16 there is an extension such that the signal expander consists of several chips and different chips thereof Standard shift register blocks, typically TTL blocks, are. The control of this Shift registers are taken over by separate logic circuits which are used by the Processor signals are controlled. Thus, under certain circumstances, too Inexpensive standard TTL modules can be used if the specific system and the specific protocol division allows this.

Schutzanspruch 17 erweitert Schutzanspruch 16 in der Form, dass die Logikschaltungen zur Steuerung der Schieberegister für mehrere Signalexpander in einem Chip zusammengefasst sind. Dadurch lässt sich die Schieberegistersteuerung unter Umständen effizienter gestalten. Protection claim 17 extends protection claim 16 in the form that the logic circuits for controlling the shift registers for several signal expanders in are combined on a chip. This allows the shift register control may make it more efficient.

Schutzanspruch 18 erklärt die Schaltungsfunktion, die es ermöglicht, dass bereits zum Zeitpunkt des aktiven ALE-Signals des Prozessors die zu lesenden Daten vom Centralarray zum Signalexpander übertragen werden und diese Daten nur im Falle des vom Prozessor generierten RD-Signals zum Prozessor übertragen werden. Auf diese Weise kann das System eventuell effizienter sein, weil die Verbindungsleitungen vom Signalexpander zum Centralarray besser genutzt werden. Die Daten werden sozusagen unter Voraus-Annahme zum Signalexpander übertragen, aber nur zum Prozessor übertragen, falls dies gewünscht wird. Protection claim 18 explains the circuit function, which enables that already Time of the active ALE signal of the processor the data to be read from Centralarray be transmitted to the signal expander and this data only in the case of RD signal generated by the processor are transmitted to the processor. To this In this way, the system may be more efficient because the connecting lines from the Signal expanders to the central array can be better used. The data is, so to speak transmitted to the signal expander under advance assumption, but only to the processor transferred if desired.

Der Vorteil von Schutzanspruch 19 ist, dass die Signale von drei Steuerleitungen des Prozessors in einer Signalleitung zusammengefasst sind, und diese so zum Centralarray übertragen werden. The advantage of protection claim 19 is that the signals from three control lines of the Processor are combined in a signal line, and this to the central array be transmitted.

Schutzanspruch 20 konkretisiert Schutzanspruch 19 dahingehend, dass die Art und Weise der Signal-Abtastung beschrieben wird. Protection claim 20 substantiates protection claim 19 in that the type and Way of signal sampling is described.

In Schutzanspruch 21 wird die Bedeutung verschiedener Register, und die Art der Verschaltung der einzelnen Register im Centralarray erklärt. In protection claim 21, the importance of different registers, and the type of Interconnection of the individual registers in the central array explained.

In Schutzanspruch 22 wird die Art der Verschaltung der einzelnen Speicherblöcke im Centralarray erklärt. In protection claim 22, the type of interconnection of the individual memory blocks in Centralarray explains.

In Schutzanspruch 23 wird erklärt, dass die Verschaltung der Register, beziehungsweise der Speicherblöcke so gestaltet ist, dass bestimmte Register- oder Speicherbereiche mit Zugriffsrechten und Zugriffsprioritäten bezüglich der verschiedenen Signalexpanderanschlussports ausgestattet werden können. Protection claim 23 explains that the interconnection of the registers, or the memory blocks is designed so that certain register or Storage areas with access rights and access priorities regarding the various signal expander connection ports can be equipped.

Dadurch ist es möglich, bestimmte Speicherbereiche oder -teile von bestimmten Prozessmodulen zu schützen, beziehungsweise Datenübertragung nur in eine gewünschte Richtung zuzulassen. This makes it possible to separate certain memory areas or parts of certain ones Protect process modules, or data transfer only in one allow desired direction.

Schutzanspruch 24 erklärt die Kernbestandteile und Kernelemente des in das Centralarray implementierten Systems, das im folgenden mit MultiPortSpeicherMaschine bezeichnet wird. Protection claim 24 explains the core components and core elements of the in Centralarray implemented system, the following with MultiPort memory machine is called.

Bei diesem Logikmodul ist die Anzahl der Ports und somit die Anzahl der möglichen externen Prozessoren, die auf den Speicher zugreifen können, variabel und scalierbar, auch ist die Bitbreite der einzelnen Ports variabel. With this logic module is the number of ports and thus the number of possible external processors that can access the memory, variable and scalable, the bit width of the individual ports is also variable.

Als Speicher können kosteneffiziente Standardspeicher benutzt werden, oder der Speicher kann sich auch im gleichen Chip wie das System beziehungsweise wie das Centralarray befinden. Cost-effective standard memories can be used as the memory, or the Memory can also be in the same chip as the system or like that Central array.

Dieses System stellt eine völlig neue Speicherarchitektur dar und dadurch sind neue, sehr leistungsfähige Systeme kreierbar. This system represents a completely new storage architecture and therefore new, very powerful systems can be created.

Der Begriff Externer Prozessor wird für einen solchen Prozessor oder Modul verwendet, der über die Portregistersätze auf den CentralSpeicher der MultiPortSpeicherMaschine zugreift, wobei der externe Prozessor sich ausserhalb der MultiPortSpeicherMaschine befindet, sich aber innerhalb oder ausserhalb des Centralarray-Chips befinden kann. The term external processor is used for such a processor or module used that on the central memory of the MultiPort memory machine accesses, whereby the external processor is outside the MultiPort memory machine, but is inside or outside the Central array chips can be located.

Die neue Architektur zeichnet sich dadurch aus, dass eine sequentielle Logiksteuerung, in Form eines mit Logikschaltelementen aufgebauten Zustandsautomates, im folgenden Rammaschine genannt, vorhanden ist, und diese Rammaschine continuierlich sequentiell auf eine Vielzahl von mit Anschlussports verbundenen Portregistern zugreift, und die in den entsprechenden Portregistern vorhandenen Adressen und Daten mit dem Speicher, im folgenden CentralSpeicher genannt, austaucht, womit das System als variabler, in Portgrösse und -anzahl scalierbarer, MultiPortSpeicher funktionsfähig ist. The new architecture is characterized by the fact that sequential logic control, in the form of a state machine constructed with logic switching elements, in the following Called ramming machine, is present, and this ramming machine is continuous sequentially to a variety of port registers connected to connection ports accesses, and the addresses and data available in the corresponding port registers with the memory, hereinafter referred to as central memory, with which the system Functional as a variable, multi-port memory, scalable in port size and number is.

Die einzelnen externen Prozessoren sind mit den einzelnen Anschlussports der MultiPortSpeicherMaschine verbundenen, womit die Daten-Schreib- oder Daten- Lesen-Aufträge der externen Prozessoren in den Portregistersätzen gespeichert werden. The individual external processors are connected to the individual connection ports MultiPort memory machine connected, with which the data write or data Read jobs from the external processors are stored in the port register records.

Die Rammaschine scannt die einzelnen Portregistersätze nacheinander ab und transferiert bei Bedarf die entsprechenden Adressen und Daten zwischen CentralSpeicher und dem jeweiligen Portregistersatz. The pile driver scans the individual port register sets one after the other if necessary, transfers the corresponding addresses and data between Central memory and the respective port register set.

Auf diese Weise verhält sich das System der MultiPortSpeicherMaschine als variabler, in Portgrösse und -anzahl scalierbarer, MultiPortSpeicher. In this way, the system of the MultiPort memory machine behaves as a variable, Multi-port memory scalable in port size and number.

Es kann über jeden einzelnen Anschlussport auf den CentralSpeicher lesend oder schreibend zugegriffen werden, und der Zugriff über einen Anschlussport ist völlig unabhängig und asynchron von den Zugriffen der anderen Anschlussports. It can read to the central memory or via each individual connection port write access, and access via a connection port is complete independent and asynchronous from the access of the other connection ports.

Die Logikfunktionen der Multiportspeichermaschine sind so gestaltet dass die betreffenden, im jeweiligen Chip enthaltenen Register beziehungsweise Registersätze die betreffenden Daten und Informationsbits untereinander, innerhalb des Chips, austauschen können. Hierzu existieren die entsprechenden Verbindungsstrukturen in dem Chip. The logic functions of the multi-port memory machine are designed so that the relevant registers or register sets contained in the respective chip the relevant data and information bits among themselves, within the chip, can exchange. The corresponding connection structures exist in the chip.

Damit dieser Datenaustauch zwischen den Registersätzen stattfinden kann, sind die einzelnen Steueranschlüsse der betreffenden Registersätze und somit der betreffenden Logikschaltelemente mit den Ausgängen der Rammaschine, die typisch mit verschiedenen Registern aufgebaut ist, verbunden. So that this data exchange between the register sets can take place, the individual control connections of the relevant register sets and thus the relevant Logic switching elements with the outputs of the pile driving machine, which are typical with different registers is connected.

Die befehlsauslösenden beziehungsweise befehlsbeeinflussenden Steuerbits oder Flags in den entsprechenden Registersätzen führen zu den Eingängen der Rammaschine, womit diese dann entsprechend reagieren kann. The command-triggering or command-influencing control bits or flags in the corresponding register sets lead to the inputs of the pile driver, which can then react accordingly.

Dadurch, dass die Rammaschine mit einzelnen, sequentiellen Signalen die Steueranschlüsse der Registersätze ansteuert, ist es möglich, dass die Registersätze gezielt einzelne Informationen und Adress- oder Datenbits aus den Registersätzen auf die angeschlossenen Verbindungsleitungen aufschalten. Somit können also, mittels der Rammaschine, den Registersätzen und den entsprechenden Verbindungen untereinander die gewünschten Informationsbits untereinander ausgetaucht werden. The fact that the pile driver with the individual, sequential signals Control connections of the register sets, it is possible that the register sets targeted individual information and address or data bits from the register sets connect the connected connecting cables. Thus, by means of the Piling machine, the register sets and the corresponding connections the desired information bits are interchanged with each other.

Die Rammaschine, die typisch in Form eines mit Registern aufgebauten Zustandsautomates realisiert ist, kann intern so beschaffen sein, dass alle einzelnen Zustände durch einen, vom Taktsignal gesteuerten, Synchron-Binär-Zähler repräsentiert werden. Die kleinste Zeiteinheit für einen Zustand und einen kleinst möglichen Befehl entspricht somit der, normal immer gleich langen, Periodendauer des Taktsignals, beziehungsweise der halben Periodendauer bei Zwei-Flanken-Auswertung. The piling machine, typically in the form of a built with registers State machines can be implemented internally so that all of them States represented by a synchronous binary counter controlled by the clock signal become. The smallest unit of time for a state and a smallest possible command corresponds to the period of the clock signal, which is normally always the same length, or half the period for two-edge evaluation.

Damit durch diesen Synchron-Binär-Zähler eine Steuerung der einzelnen Logikschaltungen, Register und Transceiver möglich ist, kann dem Zähler ein combinatorisches Dekodiernetzwerk nachgeschaltet werden, so dass je nach bestimmtem Zählerstand die entsprechenden Steuerleitungen der Transceiver, Logikschaltungen und Register entsprechend aktiviert werden können. So kann jeder einzelne binäre Zustand des Synchron-Binär-Zählers als eigener, separater Befehl interpretiert werden. Auch ist es möglich, Gruppen höher signifikanter Bits des Zählers als Befehlsgruppen zu interpretieren. So that this synchronous binary counter controls the individual Logic circuits, registers and transceivers is possible, the counter can combinatorial decoding network, so depending on certain counter reading the corresponding control lines of the transceivers, Logic circuits and registers can be activated accordingly. Each individual binary state of the synchronous binary counter can be separate command can be interpreted. It is also possible to make groups more significant Interpret bits of the counter as command groups.

Eine mögliche Aufteilung und Codierung des Zustandes des Synchron-Binär-Zählers wäre, dass der MostSignifikante Teil des Zählers (MSB) den momentan selektierten Portregistersatz repräsentiert, und der LeastSignifikante Teil des Zählers (LSB) den jeweilgen Schaltzustand der einzelnen Logikschaltungen, Transceiver und Register repräsentiert, was als konkreter Steuerbefehl innerhalb des selektierten Portregistersatzes gesehen werden kann. A possible division and coding of the state of the synchronous binary counter would be that the most significant part of the counter (MSB) is the currently selected one Port register set represents, and the least significant part of the counter (LSB) the respective switching state of the individual logic circuits, transceivers and registers represents what as a specific control command within the selected Port register set can be seen.

Als Beispiel kann ein 12 Bit Synchron-Binär-Zählers dienen. A 12-bit synchronous binary counter can serve as an example.

Die 5 MSB-Bits repräsentieren den selektierten Portregistersatz, womit maximal 32 Portregistersätze und damit 32 Anschlussports betrieben werden können. The 5 MSB bits represent the selected port register set, with a maximum of 32 Port register sets and thus 32 connection ports can be operated.

Die 7 LSB-Bits repräsentieren die einzelnen Befehle innerhalb eines Portregistersatzes, womit 128 separate Befehle innerhalb eines Portregistersatzes zur Verfügung stehen. Das oberste Bit hiervon (B6) unterscheidet, ob der momentan angewählte Port aktiv oder inaktiv ist. Ist er aktiv, unterscheidet das nächste Bit (B5) zwischen Schreib- (WR) und Lese- (RD) Anforderung. Die untersten 5 Bits (B4. .B0) dienen in Verbindung mit einer Dekodierlogik zur Ansteuerung der einzelnen Steuerleitungen der einzelnen Logikschaltungen, Transceiver und Register. The 7 LSB bits represent the individual commands within a port register set, with which 128 separate commands are available within a port register set. The top bit (B6) differentiates whether the currently selected port is active or is inactive. If it is active, the next bit (B5) differentiates between write (WR) and read (RD) request. The lowest 5 bits (B4. .B0) are used in conjunction with a decoding logic for controlling the individual control lines of the individual Logic circuits, transceivers and registers.

Geschieht das Abscannen der Portregistersätze nun mit fester, deterministischer Zeiteinteilung und sind 32 Portregistersätze im System implementiert, kann der Synchron-Binär-Zähler von Null an complett durchlaufen, und beim Maximum wieder bei Null beginnen (Turnaround). Now the scanning of the port register records is done with a fixed, deterministic Time division and if 32 port register sets are implemented in the system, the Run through the synchronous binary counter from zero to complete, and again at the maximum start from zero (turnaround).

Schutzanspruch 25 enthält die Erweiterung, dass der angeschlossene Prozessor ein Kontrollbit auslesen kann, um eventuell momentan ein Einschreiben in den Port zu unterbinden, falls die Rammaschine die vorher eingeschriebenen Daten noch nicht verarbeitet hat. Protection claim 25 includes the extension that the connected processor Can read out the control bit in order to be able to currently write to the port prevent if the pile driver does not yet have the previously entered data processed.

Schutzanspruch 26 enthält die Erweiterung, dass der angeschlossene Prozessor ein Kontrollbit auslesen kann, um eventuell mit dem Auslesen aus dem Port zu warten, falls die Rammaschine die angeforderten Daten noch nicht in den Port übertragen hat. Protection claim 26 includes the extension that the connected processor Can read the control bit in order to possibly wait to read from the port, if the pile driver has not yet transferred the requested data to the port.

In Schutzanspruch 27 befindet sich eine Erweiterung, die es gestattet, dass der Prozessor anstatt breiter Adressen nur kurze Adressen mit wenigen Bits, übermittelt, die als kurze Adressbefehle interpretiert werden. Somit kann zum Beispiel mit den Befehlen Autoincrement oder Autodecrement eine breite Adresse erhöht oder erniedrigt werden, ohne dass die complette Adresse übertragen wird, wodurch Übertragungsbandbreite eingespart werden kann. Auch können Befehle für autoincrement oder -decrement mit einem Adressabstand grösser als eins generiert werden. Wird ein solcher kurzer Adressbefehl erkannt, sei es durch das Detektieren eines bestimmten Adressbereiches oder durch das Detektieren eines vom Prozessor zusätzlich übermittelten Bits, wird der entsprechend resultierende Wert mittels Hardware ausgerechnet und im Adressregister des Portregistersatzes abgelegt. In protection claim 27 there is an extension that allows the Processor instead of wide addresses only short addresses with a few bits, transmitted, which are interpreted as short address commands. Thus, for example, with the Command autoincrement or autodecrement a wide address increases or decreases without the complete address being transmitted, whereby Transmission bandwidth can be saved. You can also use commands for autoincrement or decrement generated with an address spacing greater than one become. If such a short address command is recognized, be it by the detection a certain address range or by detecting one from the processor additionally transmitted bits, the corresponding resulting value is determined using Hardware calculated and stored in the address register of the port register set.

Hierdurch ist es zum Beispiel möglich mit einer Adressbreite von nur 8 Bits eine 32 Bit Adresse gezielt zu ändern. Durch die direkte Implementierung in Hardware wird kein zusätzlicher Takt benötigt. This enables, for example, a 32 bit with an address width of only 8 bits Change address in a targeted manner. Due to the direct implementation in hardware no additional clock required.

In Schutzanspruch 28 befindet sich eine Erweiterung, die es gestattet dass der Prozessor anstatt breiter Adressen nur kurze Adressen übermittelt, die als erweiterte Adressbefehle interpretiert werden. Diese erweiterten Adressbefehle können zum Beispiel bewirken, dass vorher festgelegte Adressen und Speicherseiten in einem Speicherbereich angesprungen werden. In protection claim 28 there is an extension that allows the processor instead of broad addresses, only short addresses are transmitted, which are extended Address commands can be interpreted. These extended address commands can be used for Example cause predefined addresses and memory pages in one Memory area can be jumped to.

Wird ein solcher erweiterter Adressbefehl erkannt, sei es durch das Detektieren eines bestimmten Adressbereiches oder durch das Detektieren eines vom Prozessor zusätzlich übermittelten Bits, wird der entsprechend resultierende Wert aus einer, in Hardware gespeicherten, Tabelle genommen und im Adressregister des Portregistersatzes abgelegt. Hierdurch ist es zum Beispiel möglich mit einer Adressbreite von nur 8 Bits verschiedene gezielte Speicherseiten im 32-Bit-Adressbereich anzuspringen. Durch die direkte Implementierung in Hardware wird kein zusätzlicher Takt benötigt. If such an extended address command is recognized, be it by detecting one certain address range or by detecting an additional by the processor transmitted bits, the corresponding resulting value from a, in hardware stored, table taken and in the address register of the port register set stored. This makes it possible, for example, with an address width of only 8 bits jump to different targeted memory pages in the 32-bit address range. Through the direct implementation in hardware, no additional clock is required.

In den Schutzansprüchen 29 bis 33 werden verschiedene Varianten des Abscannens der Portregistersätze dargelegt, die je nach Einsatzzweck bestimmte Vorteile haben. Die Rammaschine ist je nach Abscann-Variante entsprechend geschaffen. Alle Entscheidungen, die bezüglich des Abscannvorgangs getroffen werden müssen, und alle Berechnungen hierzu, werden von der Rammaschine direkt in Hardware ausgeführt, womit kein zusätzlicher Taktverlust für complexere Scanvorgänge entsteht und so die gesamte zur Verfügung stehende Zeit ausschliesslich für den Datentransfer nutzbar ist. In the protection claims 29 to 33 different variants of scanning the Port register sets out, which have certain advantages depending on the application. The The piling machine is created depending on the scanning variant. All Decisions to be made regarding the scanning process, and all calculations for this are done directly in hardware by the pile driver executed, with no additional clock loss for more complex scanning processes and so the entire time available exclusively for data transfer is usable.

Bei der Variante in Schutzanspruch 29 geschieht das Abscannen der Portregistersätze mit fester, deterministischer Zeiteinteilung. Somit wird für jeden Portregistersatz ein gleich langer Timeslot verwendet, wobei es unerheblich ist, ob beim momentan gescannten Portregistersatz ein Transfer vom- oder zum CentralSpeicher durchgeführt werden muss oder nicht. In the variant in protection claim 29, the scanning of the port register records takes place with fixed, deterministic timing. Thus, for each port register set timeslot of the same length used, it is irrelevant whether at the moment scanned port register set a transfer from or to the central memory has to be or not.

Somit ist gewährleistet, dass beim Transfer aller Portregistersätze keine längere Zeit benötigt wird als beim Transfer von nur wenigen Portregistersätzen oder nur eines Portregistersatzes, womit sichergestellt ist, dass die Worst-Case-Bedingungen immer erfüllt werden. This ensures that there is no longer time when transferring all port register sets is required than when transferring only a few port register sets or only one Port register set, which ensures that the worst case conditions always be fulfilled.

Bei der Variante in Schutzanspruch 30 geschieht das Abscannen dadurch, dass die Rammaschine direkt zum nächsten Portregistersatz springt, falls bei dem momentanen Portregistersatz kein Transfer nötig ist. In the variant in protection claim 30, the scanning takes place in that the Ramming machine jumps directly to the next port register record, if at the current one Port register set no transfer is necessary.

Somit steht die eingesparte Zeit für den Transfer anderer Ports zur Verfügung und das System kann unter Umständen mit höherem Durchsatz arbeiten. This means that the time saved is available for the transfer of other ports and that System may work with higher throughput.

Variante nach Schutzanspruch 31 zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Reihenfolge der Portregistersatz-Scans mittels Steuersignalen ändern lässt. Die hierfür benötigten Steueranschlüsse führen zu den Eingängen der Rammaschine. Variant according to protection claim 31 is characterized in that the order which can change port register record scans using control signals. The necessary for this Control connections lead to the inputs of the pile driver.

Durch diese Erweiterung können während des Betriebs verschiedene Scanmuster und Reihenfolgen ausgeführt werden, und somit kann das System besser und effizienter auf die verschiedenen Applikationen eingestellt werden. This extension enables different scan patterns and Sequences are executed, and thus the system can run better and more efficiently the different applications are set.

Variante nach Schutzanspruch 32 hat den Vorteil, dass während eines completten Durchlaufs von Portregistersatz-Scans ein oder mehrere Portregistersätze mehr als einmal abgescannt werden. Bei diesen Ports ist dann ein entsprechend höherer Datendurchsatz möglich, als bei den bisherigen Scanmodes möglich wäre. Somit können auch die ansonsten zu kritischen Ports noch ausreichend schnell bedient werden. Variant according to protection claim 32 has the advantage that during a complete Runs through port register set scans one or more port register sets be scanned once. These ports have a correspondingly higher one Data throughput possible than would have been possible with previous scan modes. Consequently can also serve the otherwise critical ports sufficiently quickly become.

Variante nach Schutzanspruch 33 bewirkt den Vorteil, dass die Datentransfers für DatenRead beziehungsweise DatenWrite unmittelbar hintereinander ausführt werden können. Es folgen also in einem Zeitabschnitt nur Daten-Lese-Befehle beziehungsweise nur Daten-Schreib-Befehle. Dadurch kann unter Umständen die Transfergeschwindigkeit zwischen CentralSpeicher und den einzelnen Portregistersätzen, eventuell durch spezielle Pipelinestufen, erhöht werden. Variant according to protection claim 33 has the advantage that the data transfers for DataRead or DataWrite are executed immediately one after the other can. Only data read commands or follow in a time period data write commands only. This may result in the Transfer speed between the central memory and the individual Port register records, possibly through special pipeline stages, can be increased.

Variante nach Schutzanspruch 34 erweitert das System mit der Möglichkeit, dass ein bestimmter Status der Rammaschine durch einen Portregistersatz getriggert werden kann. Somit kann also die Rammaschine durch einen Zugriff auf einen bestimmten Portregistersatz voreingestellt und somit synchronisiert werden. Damit ist es möglich über den Zugriff eines Prozessors auf die Portregistersätze, die internen Abscann- Vorgänge der Rammaschine automatisch zu steuern. Variant according to protection claim 34 extends the system with the possibility that a certain status of the pile driver can be triggered by a port register set can. Thus, the pile driver can access a specific one Port register set preset and thus synchronized. So it is possible access by a processor to the port register sets, the internal scan Automatically control operations of the pile driver.

Schutzanspruch 35 bezeichnet die Erweiterung, das im Centralarray mehrere MultiPortSpeicherMaschinen implementiert sein können. Protection claim 35 denotes the extension, that in the central array several MultiPort memory machines can be implemented.

Schutzanspruch 36 erläutert Logikfunktion, die die verschiedenen Signalexpanderregistersätze mit anderen Logikteilen oder mit Portregistersätzen der MultiPortSpeicherMaschine innerhalb des Centralarrays verbindet. Protection claim 36 explains logic function that the different Signal expander register sets with other logic parts or with port register sets of the MultiPort storage machine connects within the central array.

Hiermit ist ein durchgängiger Signal- und Datenfluss von Signalexpanderanschlussport zum CentralSpeicher der MultiPortSpeicherMaschine möglich. This is a continuous signal and data flow from signal expander connection port to the central memory of the MultiPort memory machine.

Schutzanspruch 37 beschreibt die Art, wie Program-Daten aus der MultiPortSpeicherMaschine ausgelesen werden können. Protection claim 37 describes the way program data from the MultiPort memory machine can be read out.

Dadurch dass die entsprechenden Adressen von einem Logikdekodiernetzwerk umgesetzt werden, ist es möglich, dass diese Program-Daten in einen separaten Adessbereich verlagert werden, womit ein Konflikt zwischen dem Daten-Bereich und dem Program-Bereich des CentralSpeichers ausgeschlossen ist, oder bestimmte Bereiche gezielt umgesetzt werden können. By having the appropriate addresses from a logic decoding network are implemented, it is possible that this program data in a separate Address area will be relocated, causing a conflict between the data area and the program area of the central memory is excluded, or certain Areas can be implemented in a targeted manner.

Die Adressen der Program-Daten werden unmittelbar hinter dem Signalexpander umgesetzt und können dann an beliebige Registersätze oder Logikteile innerhalb des Centralarrays transferiert werden. The addresses of the program data are immediately after the signal expander implemented and can then to any register sets or logic parts within the Centralarrays are transferred.

Schutzanspruch 38 beschreibt eine zweite Möglichkeit, wie Program-Daten aus der MultiPortSpeicherMaschine ausgelesen werden können. Protection claim 38 describes a second way how program data from the MultiPort memory machine can be read out.

Die Adressen der Program-Daten werden vom Signalexpander zum entsprechenden Portregistersatz der MultiPortSpeicherMaschine in unveränderter Form übertragen. Die Adressen werden dann in der MultiPortSpeicherMaschine nach den Anforderungen entsprechend umgesetzt. The addresses of the program data are changed from the signal expander to the corresponding one Transfer the port register set of the MultiPort memory machine in unchanged form. The Addresses are then stored in the MultiPort memory machine according to the requirements implemented accordingly.

Zeichnungen und konkrete AusführungsbeispieleDrawings and concrete examples Fig. 1 Fig. 1

Fig. 1 zeigt ein typisches Ausführungsbeispiel. Fig. 1 shows a typical embodiment.

Als zentraler Chip befindet sich das Centralarray (CA). Um dieses CA herum befinden sich mehrere Prozessmodule (PMx), die, per Definition, alle einen Signalexpander (SE) enthalten. The central array (CA) is the central chip. Located around this CA. there are several process modules (PMx) which, by definition, all have a signal expander (SE) contain.

PM1 besteht aus einem Microcontroller (MCU) und ist über den Signalexpander (SE) an das Centralarray angekoppelt. PM1 consists of a microcontroller (MCU) and is via the signal expander (SE) coupled to the central array.

PM2 und PM3 bestehen jeweils aus einem Microprozessor (CPU) mit unmittelbar angeschlossenem Speicher, und sind ebenfalls über den Signalexpander (SE) an das Centralarray angekoppelt. Eine zusätzliche Steuerleitung führt vom CA zu den SEs von PM2 und PM3. PM2 and PM3 each consist of a microprocessor (CPU) with immediate connected memory, and are also via the signal expander (SE) to the Centralarray coupled. An additional control line leads from the CA to the SEs from PM2 and PM3.

Bei PM4, welches einen Microcontroller (MCU) enthält, besteht der Signalexpander aus zwei miteinander gekoppelten Baustein-Chips, um somit innerhalb des SE umfangreichere Funktionen zu ermöglichen. With PM4, which contains a microcontroller (MCU), the signal expander exists of two coupled chip chips, thus within the SE enable more extensive functions.

PM5 besteht aus einem Microcontroller (MCU) und ist über den Signalexpander (SE) an das Centralarray angekoppelt. PM5 consists of a microcontroller (MCU) and is via the signal expander (SE) coupled to the central array.

PM6 besteht aus einem Microprozessor (CPU) mit unmittelbar angeschlossenem Speicher und Periferiebaustein. Der Prozessor ist über den Signalexpander (SE) an das Centralarray angekoppelt. PM6 consists of a microprocessor (CPU) with a directly connected Memory and peripheral module. The processor is connected to the via the signal expander (SE) Centralarray coupled.

Zusätzlich ist noch ein RAM-Speicherchip (Mem) direkt an das Centralarray angeschlossen, damit hier grössere Datenmengen gespeichert werden können. Das Centralarray und die Signalexpander werden von einem Taktsignal versorgt. Die Anzahl der jeweiligen Verbindungen vom Centralarray zu den einzelnen Signalexpandern ist nicht spezifiziert. In addition, there is also a RAM memory chip (Mem) directly on the central array connected so that larger amounts of data can be stored here. The central array and the signal expanders are supplied by a clock signal. The number of connections from the central array to each Signal expanders are not specified.

Fig. 2 Fig. 2

Fig. 2 zeigt ein Minimalsystem, welches nur aus Centralarray (CA) und zwei Prozessmodulen (PMx) besteht. PM1 und PM2 bestehen jeweils aus einem Microcontroller (MCU) und sind über den Signalexpander (SE) an das Centralarray angekoppelt. Centralarray und die Signalexpander werden von einem Taktsignal versorgt. Damit das System funktioniert ist vom Signalexpander zum Centralarray mindestens je eine Leitung erforderlich, jedoch erhöht eine grössere Leitungsanzahl die Bandbreite von PM zu CA. Fig. 2 shows a minimal system, which consists only of Central array (CA) and two process modules (PMx). PM1 and PM2 each consist of a microcontroller (MCU) and are coupled to the central array via the signal expander (SE). The central array and the signal expanders are supplied by a clock signal. For the system to work, at least one line is required from the signal expander to the central array, but a larger number of lines increases the bandwidth from PM to CA.

Fig. 3 Fig. 3

Fig. 3 zeigt ein umfangreicheres Multiprozessorsystem. Fig. 3 shows a more extensive multiprocessor system.

Als zentraler Chip befindet sich wieder das Centralarray (CA). Um dieses Centralarray herum befinden sich mehrere Prozessmodule (PMx), die, per Definition, alle einen Signalexpander enthalten. The central array (CA) is again the central chip. To this central array there are several process modules (PMx) around, all of which, by definition Signal expanders included.

Das Centralarray und die Signalexpander werden mit mindestens einem Taktsignal versorgt. The central array and the signal expanders are provided with at least one clock signal provided.

Die Prozessmodule PM0. .7 besitzen je ein Microcontroller (MCU) und sind über ihren Signalexpander an das Centralarray angeschlossen. The process modules PM0. .7 each have a microcontroller (MCU) and are above their Signal expander connected to the central array.

PM0 und PM1 besitzen je einen 32Bit Microcontroller und es gehen 24 Adress-, 32 Datenleitungen und 6 Steuerleitungen zum Signalexpander. Vom Signalexpander gehen 16+4 = 20 Leitungen zum Centralarray, womit ein Kommpaket 16 Bit breit ist. Im Normalmodus werden pro Prozessor-Befehl 4 Kommpakete vom Signalexpander zum Centralarray übertragen. Befindet sich der Signalexpander im Sonder-Modus kann auch die Kommpaket-Anzahl noch verringert werden. PM0 and PM1 each have a 32-bit microcontroller and 24 address, 32 data and 6 control lines go to the signal expander. 16 + 4 = 20 lines go from the signal expander to the central array, making a comm packet 16 bits wide. In normal mode, 4 comm packets are transmitted from the signal expander to the central array per processor command. If the signal expander is in special mode, the number of comm packets can also be reduced.

PM2 besitzt ebenfalls einen 32Bit Microcontroller mit ebenfalls 24 Adress-, 32 Datenleitungen und 6 Steuerleitungen zum Signalexpander. Vom Signalexpander gehen aber nur 8+3 = 11 Leitungen zum Centralarray, womit ein Kommpaket 8 Bit breit ist. Im Normalmodus werden pro Prozessor-Befehl 8 Kommpakete vom Signalexpander zum Centralarray übertragen. Befindet sich der Signalexpander im Sonder-Modus kann auch hier die Kommpaketsanzahl verringert werden. PM2 also has a 32-bit microcontroller with 24 address lines, 32 data lines and 6 control lines for the signal expander. However, only 8 + 3 = 11 lines go from the signal expander to the central array, which means that a comm packet is 8 bits wide. In normal mode, 8 comm packets are transmitted from the signal expander to the central array per processor command. If the signal expander is in special mode, the number of comm packets can also be reduced here.

Im PM3 arbeitet auch ein 32Bit Microcontroller mit nur 18 Adress-, 16 Datenleitungen und 4 Steuerleitungen zum Signalexpander. Vom SE gehen hier nur 4+2 = 6 Leitungen zum CA, womit ein Kommpaket 4 Bit breit ist und je Prozessor- Befehl nun 9 Kommpakete im Normalmodus nötig sind. A 32-bit microcontroller with only 18 address, 16 Data lines and 4 control lines to the signal expander. Only go from SE here 4 + 2 = 6 lines to the CA, which means that a comm packet is 4 bits wide and per processor Command now 9 comm packets are required in normal mode.

PM4 und PM5 besitzen je einen befehloptimierten l6Bit CISC-Microcontroller mit interner Periferie, wie UART, USART, ADC, DAC und speziellen Timern, der mit 17 Adress-, 16 Datenleitungen und 4 Steuerleitungen zum Signalexpander verbunden ist. Hier gehen nur 2+1 = 3 Leitungen zum CA, womit ein Kommpaket nur 2 Bit breit ist und im Normalmodus mit 17 Kommpaketen je Prozessor-Befehl gearbeitet wird. Die Kopplung vom SE zum CA läuft über differenzielle Leitungen, zum Beispiel LVDS, womit die Bitübertragungsfrequenz sehr hoch wird. PM4 and PM5 each have a command-optimized 16-bit CISC microcontroller internal periferie, like UART, USART, ADC, DAC and special timers, which with 17 Address, 16 data lines and 4 control lines are connected to the signal expander. Here only 2 + 1 = 3 lines go to the CA, which means that a comm packet is only 2 bits wide and working in normal mode with 17 comm packets per processor instruction. The coupling from the SE to the CA runs over differential lines, for example LVDS, which makes the physical frequency very high.

PM6 besitzt einen schnellen 8Bit RISC-Microcontroller mit spezieller Peripherie, der mit 15 Adress-, 8 Datenleitungen und 4 Steuerleitungen zum Signalexpander verbunden ist. Die Verbindung SE-CA läuft hier mit 4+1 = 5 Leitungen und 4 Bit stellen die Breite des Kommpakets dar, womit nach 6 Kommpaketen im Normalmodus ein Prozessor- Befehl umgesetzt worden ist. PM6 has a fast 8-bit RISC microcontroller with special peripherals that with 15 address, 8 data lines and 4 control lines connected to the signal expander is. The SE-CA connection runs here with 4 + 1 = 5 lines and 4 bits set the width of the comm packet, which means that after 6 comm packets in normal mode, a processor Command has been implemented.

PM7 besitzt ebenfalls einen schnellen 8Bit RISC-Microcontroller mit spezieller Periferie, der aber nur mit 8 Portleitungen und 2 Steuerleitungen zum Signalexpander verbunden ist. Zur Verbindung SE-CA sind hier 2 Leitungen ausreichend, womit die Breite des Kommpakets 2 Bit beträgt. Da hier nur jeweils 8 Bit vom Prozessor zum CA übertragen werden sind 4 Kommpakete im Normalmodus ausreichend. PM7 also has a fast 8-bit RISC microcontroller with special Periferie, but only with 8 port lines and 2 control lines to the signal expander connected is. For the SE-CA connection, 2 lines are sufficient, which means the The width of the comm packet is 2 bits. Since here only 8 bits from the processor to the CA 4 comm packets are transmitted in normal mode.

In PM8. .15 arbeitet je ein 32 Bit MicroProzessor (CPU) mit unmittelbar angeschlossenem Programm- und Datenspeicher und separaten Peripheriebausteinen. Der Prozessor ist mit 24 Adress-, 8 Datenleitungen und 12 zusätzlichen Steuerleitungen an den Signalexpander angeschlossen. Vom SE zum CA führen je 4+3 = 7 Leitungen, womit die ein Kommpaket 4 Bit breit ist. In PM8. .15 each works with a 32 bit microprocessor (CPU) connected program and data memory and separate peripheral components. The Processor is on with 24 address lines, 8 data lines and 12 additional control lines the signal expander connected. 4 + 3 = 7 lines each lead from SE to CA, which is a comm packet 4 bits wide.

Bei PM12, PM13 und PM14 führt eine gemeinsame Leitung vom SE zum CA, womit das CA allgemeine Befehle für diese PM5 hierüber übertragen kann. With PM12, PM13 and PM14, a common line leads from the SE to the CA, which the CA can use to transmit general commands for this PM5.

PM16 besteht, im Gegensatz zu den meisten anderen Prozessmodulen, aus 3 separaten Microcontrollern (MCU). Zwischen SE und den Controllern befindet sich ein Busmultiplexer. Somit kann jeder dieser Microcontroller seine Signale getrennt an den Signalexpander (SE) übermitteln. Jedoch kann innerhalb eines Timeslots immer nur ein Prozessor seine Signale zu SE übermitteln und somit nur ein Prozessor aktiv sein. Der Signalexpander meldet die Informationen weiter an das Centralarray. Hierfür besitzt der SE8+4 = 12 Leitungen, womit 8 Bit breite Kommpakete übertragen werden. In contrast to most other process modules, PM16 consists of 3 separate microcontrollers (MCU). There is a between SE and the controllers Bus multiplexer. Each of these microcontrollers can thus send its signals separately to the Transmit signal expander (SE). However, within a timeslot, only ever a processor transmit its signals to SE and therefore only one processor is active. The signal expander passes the information on to the central array. Therefor the SE8 + 4 = 12 lines, with which 8 bit wide comm packets are transmitted.

PM17 besitzt einen intelligenten, schnellen 24 Bit Analog/Digital-Wandler mit vorgeschalteten OPs, der eigenständig über verschiedene Signalleitungen die gelesenen Daten verschickt. Der Wandler besitzt 2 Adress-, 8 Daten-, und 2 Steuerleitungen, die alle an den Signalexpander geführt sind. Vom Signalexpander zum Centralarray sind 4 Leitungen vorhanden, womit mit einem Kommpaket 4 Bits übertragen werden können, und somit 6 Kommpakete benötigt werden um einen gelesenen Analogwert zum Centralarray zu transferieren. PM17 has an intelligent, fast 24 bit analog / digital converter upstream OPs, which independently read the read via different signal lines Data sent. The converter has 2 address, 8 data and 2 control lines all are led to the signal expander. There are 4 from the signal expander to the central array Lines available, with which 4 bits can be transmitted with a comm packet, and thus 6 comm packets are required to read an analog value to the Centralarray transfer.

In PM18 arbeitet als Controller ein 16 Bit FixedPoint-DSP (DigitalSignalProzessor) mit integrierten, abgestimmten Periferieelementen. Der DSP ist mit 18 Adress-, 16 Daten-, 6 Steuerleitungen und 4 zusätzlichen speziellen Portleitungen an den Signalexpander angeschlossen. Die Verbindung SE-CA läuft mit 8+5 = 13 Leitungen, womit die Kommpaketbreite 8 Bit beträgt und wegen den zusätzlichen 5 Leitungen weitere complexe Informationen übertragen werden können. In PM18, a 16-bit FixedPoint DSP (digital signal processor) works as a controller with integrated, coordinated periferie elements. The DSP has 18 address, 16 Data, 6 control lines and 4 additional special port lines on the Signal expander connected. The SE-CA connection runs with 8 + 5 = 13 lines, with which the comm packet width is 8 bits and because of the additional 5 lines further complex information can be transmitted.

Bei PM19, welches einen Microcontroller (MCU) enthält, besteht der Signalexpander aus 2 eng miteinander gekoppelten Baustein-Chips, um somit innerhalb des SE umfangreichere Funktionen zu ermöglichen. The PM19, which contains a microcontroller (MCU), has the Signal expander made of 2 closely coupled chip chips, so inside of the SE to enable more extensive functions.

Bei den Prozessmodulen PM20, PM21 und PM22 besteht der SE je aus zwei diskreten TTL-Shift-Registern und aus dem entsprechenden Logikteil, des mit SC bezeichneten Chips. Somit wird in diesem Fall eine Umwandlung unter zusätzlicher Verwendung von Standard-Bausteinen durchgeführt. In the process modules PM20, PM21 and PM22, the SE consists of two discrete TTL shift registers and from the corresponding logic part, the one with SC designated chips. Thus, in this case, a conversion under additional Carried out using standard building blocks.

Das Centralarray besteht aus einem complexen, feinkörnigem und schnellen FPGA/CPLD, das unter anderem zusätzlich verschiedene Möglichkeiten des Clock- Versatzes (DLL, PLL, sonst) bietet, und spezielle Register nahe den Ausgangspins besitzt, um möglichst hohe InOut-Frequenzen (somit hoher Durchsatz an Kommpaketen) zu realisieren. Die Signalexpander bestehen, wegen hoher Flexibilität, aus programmierbaren, schnellen Logikbausteinen, wobei der Effizienz wegen hier Macrozellen-PLDs mit breiter Eingangsmatrix je Logicblock, variablem Produkttermsharing und mit einer grossen Anzahl Clock-Signalen und - Optionen je Macrozelle verwendet werden. Die einzelnen Signalexpander sind sternförmig um das Centralarray angeordnet um möglichst kurze Signal-Laufzeiten zu erhalten, und um eventuell spezielle Leitungsterminierungen hinfällig werden zu lassen, und somit hohen Kommpakets-Durchsatz zwischen jedem einzelnen Signalexpander und dem Centralarray zu erhalten. The central array consists of a complex, fine-grained and fast FPGA / CPLD, which, among other things, also offers various options for clock Offset (DLL, PLL, otherwise) offers, and special registers near the output pins has the highest possible in-out frequencies (thus high throughput Comm packets). The signal expanders exist because of their high flexibility from programmable, fast logic modules, but here for efficiency Macrocell PLDs with a wide input matrix per logic block, variable Product term sharing and with a large number of clock signals and options each Macrocell can be used. The individual signal expanders are star-shaped around that Central array arranged in order to get the shortest possible signal transit times, and around possibly to make special line terminations obsolete, and thus high Comm packet throughput between each individual signal expander and the Get centralarray.

Weitere Elemente, die jedoch nicht in Schutzansprüchen enthalten sind:
Das Multiprozessorsystem enthält weiterhin einen Microcontroller (MCU), der aber wegen geringen Datentransfervolumens zum Centralarray nur mit 3 Pins direkt an das CA angeschlossen ist. Mit einem zusätzlichen Signalexpander könnte die gesamt benötigte Pinzahl zwar bis auf 1 Pin reduziert werden, dieses wurde aber in diesem Falle nicht angewandt.
Other elements that are not included in protection claims:
The multiprocessor system also contains a microcontroller (MCU), which is only connected directly to the CA with 3 pins due to the low data transfer volume to the central array. With an additional signal expander, the total number of pins required could be reduced to 1 pin, but this was not used in this case.

Um weitere Speicherbereiche zu erhalten, sind noch zwei Speicherbausteine an das Centralarray angeschlossen. Mem 1 ist ein S/D/Q/O/H-DR-ZBT-flowtrough-SSRAM. Mem2 ist ein S/D/Q/O/H-DR SDRAM, FCRAM oder anderer leistungsfähigerer DRAM-Typ. In order to obtain additional memory areas, two memory modules are connected to the central array. Mem 1 is an S / D / Q / O / H-DR-ZBT-flowtrough-SSRAM. Mem2 is an S / D / Q / O / H-DR SDRAM, FCRAM or other more powerful DRAM type.

Fig. 4 Fig. 4

In Fig. 4 ist eine Detailschaltung, wie in Schutzanspruch 12 erklärt, gezeichnet. Zur weiteren Funktionssteigerung des Multiprozessorsystems besteht das Centralarray aus zwei Logikbaustein-Chips. Diese zwei Bausteine sind eng miteinander verschaltet. Diese Verschaltung läuft über differentielle Leitungen, um sehr hohe Bitgeschwindigkeiten je Leitung zu erhalten. Sollte ein einziger Centralarray-Baustein in der Complexität nicht ausreichen, kann somit eine Verbesserung und effiziente Erweiterung des Systems erreicht werden. In FIG. 4 is a detailed circuit, as explained in protection claim 12, drawn. To further increase the functionality of the multiprocessor system, the central array consists of two logic chip chips. These two building blocks are closely interconnected. This interconnection runs over differential lines in order to obtain very high bit speeds per line. If a single central array block is not sufficient in terms of complexity, an improvement and efficient expansion of the system can be achieved.

Fig. 5 Fig. 5

In Fig. 5 ist eine Detailschaltung, wie in Schutzanspruch 14 erklärt, gezeichnet. Die 2 PM5 bestehen je aus einem Microcontroller, der an den Signalexpander angeschlossen ist. Vom Signalexpander in PM1 und PM2 führen 4 Leitungen zum Centralarray, zusätzlich sind 4 Leitungen vom Centralarray mit dem Signalexpander von PM1 und PM2 parallel verbunden. Je nach Signalexpander-Modus, welcher von aussen geschaltet werden kann, stehen diese 4 zusätzlichen Leitungen dem SE von PM1 oder PM2 zur Verfügung. Dies bewirkt, dass ein SE statt 4 Leitungen nun 8 Leitungen zur Verfügung hat, entsprechend kann auch die Bitbreite der Kommpakete von 4 auf 8 Bits für diesen SE ansteigen. In Fig. 5 is a detailed circuit, as explained in protection claim 14, drawn. The 2 PM5 each consist of a microcontroller that is connected to the signal expander. 4 lines lead from the signal expander in PM1 and PM2 to the central array, additionally 4 lines from the central array are connected in parallel to the signal expander of PM1 and PM2. Depending on the signal expander mode, which can be switched from the outside, these 4 additional lines are available to the SE from PM1 or PM2. This means that an SE now has 8 lines instead of 4 lines, so the bit width of the comm packets can also increase from 4 to 8 bits for this SE.

Auf diese Weise können dem Prozessor, der momentan die meiste Datenmenge transferieren muss, weitere 4 Verbindungsleitungen zugesprochen werden This allows the processor that currently has the most amount of data must transfer, another 4 connecting lines must be allocated

Fig. 6 Fig. 6

In Fig. 6 ist eine mögliche Implementierung des Signalexpanders (SE) zu sehen. Der Prozessor (PZ) ist an den Prozessorregistersatz (PZRS) des Signalexpanders angekoppelt. Das Centralarray ist über den Centralarrayregistersatz (CARS) des Signalexpanders angekoppelt. Der Prozessorregistersatz enthält Register für die Flags, Adressen und Daten. Der Centralarrayregistersatz enthält Register für eine Steuerleitung zum Centralarray und Register für die Weiterleitung der Kommpakete. Die Statemaschine (SM) ist mit den Steuer Ein- und Ausgängen der Registersätze verbunden. Eine Verbindungsstruktur zwischen PZRS und CARS ermöglicht den Transfer der Adressen und Daten zwischen den Registersätzen. In FIG. 6 shows a possible implementation of the signal expander (SE). The processor (PZ) is coupled to the processor register set (PZRS) of the signal expander. The central array is coupled via the central array register set (CARS) of the signal expander. The processor register set contains registers for the flags, addresses and data. The central array register set contains registers for a control line to the central array and registers for the forwarding of the comm packets. The state machine (SM) is connected to the control inputs and outputs of the register sets. A connection structure between PZRS and CARS enables the transfer of addresses and data between the register sets.

Fig. 7 Fig. 7

Fig. 7 stellt die einzelnen Elemente, Module und Verschaltungen einer möglichen Implementierung der MultiPortSpeicherMaschine dar, wie sie in Schutzanspruch 24 beschrieben ist. FIG. 7 shows the individual elements, modules and interconnections of a possible implementation of the multi-port memory machine, as described in protection claim 24.

Die externen Prozessoren (PZ) kommunizieren mit den Portregistersätzen (PRS), normal über Adress- Daten- und Steuerleitungen. The external processors (PZ) communicate with the port register sets (PRS), normally via address, data and control lines.

Die Rammaschine (RM) besteht aus BinärCounter (CNT) und Decoder (DEC). Die Ausgänge des Binärcounters führen zum Decoder. Der rein combinatorisch aufgebaute Decoder wandelt die einzelnen Bitmuster des Counters in einzelne Ausgangs- Steuersignale um, wobei diese Steuersignale zu den Steueranschlüssen der Portregistersätze und des CentralSpeicherTransceivers (CSTR) führen. Die Signale der Flags von den Portregistersätzen führen zu den Eingängen der Rammaschine. Der CentralSpeicherTransceiver transferiert die entsprechenden Signale zum CentralSpeicher (CS). The piling machine (RM) consists of a binary counter (CNT) and decoder (DEC). The Binary counter outputs lead to the decoder. The purely combinatorial Decoder converts the individual bit patterns of the counter into individual output Control signals around, these control signals to the control terminals of the Maintain port register records and the central memory transceiver (CSTR). The signals of the Flags from the port register records lead to the inputs of the pile driver. The Central memory transceiver transfers the corresponding signals to the Central memory (CS).

Fig. 8 Fig. 8

Fig. 8 abstrahiert die grundlegende Funktion des Systems der MultiPortSpeicherMaschine. Fig. 8 abstracts the basic function of the system of the multi-port memory machine.

Die externen Prozessoren (PZ) kommunizieren mit den Portregistersätzen (PRS). Die Rammaschine transferiert permanent die Werte zwischen den Portregistersätzen und dem Centralspeicher (CS). The external processors (PZ) communicate with the port register sets (PRS). The Ram machine permanently transfers the values between the port register sets and the central memory (CS).

Claims (38)

1. Multiprozessorsystem,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Prozessmodulen (PM) vorhanden sind, wobei ein Prozessmodul für sich selbst
aus mindestens einem Prozessor-Chip mit internem oder externem Speicher besteht,
und der Begriff oder Begriffsteil Prozessor auch für Microprozessor, Controller, Microcontroller, CPU, DSP, Spezialprozessor oder Spezialmodul mit eigenständig sequentiell arbeitender Datentransfereinheit stehen kann, und die Bezeichnung Chip oder der Zusatz Chip einen physikalischen elektrischen Baustein bezeichnet, dessen benutzte elektrische Anschlüsse mit den Leiterbahnen einer Trägerplatine verbunden sind
aus mindestens einem Logikbaustein-Chip, auf Grund seiner Funktion im folgenden Signalexpander (SE) genannt, besteht, wobei die zur Prozessor- Kommunikation relevanten Anschlüsse des Prozessors mit dem Signalexpander verbunden sind, wobei diese Anschlussgruppe am Signalexpander im folgenden mit Prozessoranschlussport bezeichnet wird
die Logikfunktion des Signalexpanders so gestaltet ist, dass die zur Datenübertragung relevanten eingespeisten Prozessorsignale an eine separate Anschlussgruppe am Signalexpander, im folgenden mit Centralarrayanschlussport bezeichnet, weitergegeben werden können
die einzelnen im erfindungsgemässen System verwendeten Prozessmodule, mittels ihrer Centralarrayanschlussports der Signalexpander, mit mindestens einem Logikbaustein-Chip, auf Grund seiner Funktion im folgenden Centralarray (CA) genannt, verbunden sind,
wobei am Centralarray je angeschlossenem Prozessmodul mindestens ein Pin belegt wird
und im folgenden jede dieser einzelnen Pingruppen am Centralarray, als Signalexpanderanschlussport bezeichnet wird,
Signalexpander und Centralarray je mit mindestens einem Taktsignal versorgt werden die Logikfunktion des Centralarrays so gestaltet ist, das eine Kommunikation der angeschlossenen Prozessmodule untereinander stattfinden kann.
1. multiprocessor system,
characterized in that a plurality of process modules (PM) are present, one process module for itself
consists of at least one processor chip with internal or external memory,
and the term or part of the term processor can also stand for microprocessor, controller, microcontroller, CPU, DSP, special processor or special module with an independently sequential data transfer unit, and the name chip or the additional chip denotes a physical electrical component, the electrical connections used with the conductor tracks a carrier board are connected
consists of at least one logic module chip, called signal expander (SE) in the following due to its function, the connections of the processor relevant to processor communication being connected to the signal expander, this connection group on the signal expander being referred to below as the processor connection port
the logic function of the signal expander is designed in such a way that the processor signals that are fed in for data transmission can be passed on to a separate connection group on the signal expander, hereinafter referred to as the central array connection port
the individual process modules used in the system according to the invention are connected by means of their central array connection ports of the signal expanders to at least one logic module chip, hereinafter referred to as central array (CA) due to its function,
whereby at least one pin is assigned to each process module connected to the central array
and in the following each of these individual pin groups on the central array, referred to as the signal expander connection port,
Signal expander and central array are each supplied with at least one clock signal, the logic function of the central array is designed so that communication between the connected process modules can take place.
2. Multiprozessorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikfunktionen von Signalexpander und Centralarray so gestaltet sind, dass
die hier definierten Registersätze Steueranschlüsse besitzen, womit unter anderem ein Einspeichern von Bits in den Registersatz und ein Ausgeben von gespeicherten Bits aus dem Registersatz möglich ist,
und der Begriff Logikschaltelemente kann stellvertretend für eine beliebige Combination aus beliebig complexen Transceivern, Gattern, Registern, FlipFlops, Latches oder ähnlichen Logikgattern stehen
der Prozessoranschlussport des Signalexpanders mit einer Vielzahl von im Signalexpander enthaltenen Logikschaltelementen, im folgenden mit Prozessorregistersatz bezeichnet, verbunden ist
der Centralarrayanschlussport des Signalexpanders mit einer Vielzahl von im Signalexpander enthaltenen Logikschaltelementen, im folgenden mit Centralarrayregistersatz bezeichnet, verbunden ist
im Signalexpander ein, mit Logikschaltelementen aufgebauter, vom Taktsignal gesteuerter, Zustandsautomat, genannt Statemaschine, vorhanden ist, der den Transfer der entsprechend benötigten Adressen und Daten zwischen dem Prozessoranschlussport des Signalexpanders und dem Centralarrayanschlussport des Signalexpanders steuert, und somit den Transfer zwischen Signalexpander und Centralarray, in Verbindung mit den zugehörigen Logikschaltelementen, steuert
der Signalexpanderanschlussport des Centralarrays mit einer Vielzahl von im Centralarray enthaltenen Logikschaltelementen, im folgenden mit Signalexpanderregistersatz bezeichnet, verbunden ist
im Centralarray ein, zu jedem Signalexpanderport zugehöriger, mit Logikschaltelementen aufgebauter, vom Taktsignal gesteuerter, Zustandsautomat, genannt Statemaschine, vorhanden ist, der den Transfer der entsprechend benötigten Adressen und Daten zwischen dem Signalexpanderanschlussport des Centralarrays und den internen Registern und Logikschaltelementen des Centralarrays steuert, und somit den Transfer zwischen Signalexpander und Centralarray, in Verbindung mit den zugehörigen Logikschaltelementen, steuert, wobei die Statemaschine im Centralarray die entsprechenden Befehle vom Signalexpander erhält
im Centralarray Logikschaltungen vorhanden sind, die es ermöglichen, dass die vom Signalexpander verschickten Informationsbits an verschiedene Logikschaltelemente innerhalb des Centralarrays weitergegeben werden können
die Logikfunktionen von Signalexpander und dem Logikteil des Centralarrays, der mit dem entsprechenden Signalexpander verbunden ist, zueinander kompatibel sind, damit der Datentransfer zwischen Signalexpander und Centralarray in geordneter Form erfolgen kann,
der Datentransfer zwischen Prozessor, Signalexpander und Centralarray in der Art erfolgt, dass vom Prozessor
das Schreiben der Daten dadurch geschieht, dass
die vom Prozessor gelieferten, für die Kommunikation benötigten, Informationsbits der zu schreibenden Daten, im Prozessorregistersatz des Signalexpanders zwischengespeichert werden
diese zwischengespeicherten Informationsbits mittels Statemaschine paketweise zum Centralarrayregistersatz des Signalexpanders transportiert werden und somit zum Centralarrayanschlussport transportiert werden
das Lesen der Daten dadurch geschieht, dass
die vom Prozessor gelieferten, für die Kommunikation benötigten, Informationsbits der zu lesenden Daten, im Prozessorregistersatz des Signalexpanders zwischengespeichert werden
diese zwischengespeicherten Informationsbits mittels Statemaschine paketweise zum Centralarrayregistersatz des Signalexpanders transportiert werden und somit zum Centralarrayanschlussport transportiert werden
die entsprechend resultierenden Datenbits mittels Statemaschine paketweise vom Signalexpanderanschlussport des Centralarrays zum Centralarrayanschlussport des Signalexpanders transportiert werden, diese Datenbits dann weiter zum Prozessorregistersatz des Signalexpanders transportiert werden
diese Datenbits dann vom Prozessor, aus dem Prozessorregistersatz des Signalexpanders, ausgelesen werden können.
2. Multiprocessor system according to claim 1, characterized in that the logic functions of the signal expander and central array are designed such that
the register sets defined here have control connections, which, among other things, enable bits to be stored in the register set and output of stored bits from the register set,
and the term logic switching elements can represent any combination of any complex transceivers, gates, registers, flip-flops, latches or similar logic gates
the processor connection port of the signal expander is connected to a multiplicity of logic switching elements contained in the signal expander, hereinafter referred to as processor register set
the central array connection port of the signal expander is connected to a multiplicity of logic switching elements contained in the signal expander, hereinafter referred to as the central array register set
In the signal expander there is a state machine called logic machine, which is constructed with logic switching elements and controlled by the clock signal and which controls the transfer of the correspondingly required addresses and data between the processor connector port of the signal expander and the central array connector port of the signal expander, and thus the transfer between signal expander and central array, in connection with the associated logic switching elements
the signal expander connection port of the central array is connected to a multiplicity of logic switching elements contained in the central array, hereinafter referred to as the signal expander register set
in the central array there is a state machine called a state machine, associated with each signal expander port and constructed with logic switching elements and controlled by the clock signal, which controls the transfer of the required addresses and data between the signal expander connection port of the central array and the internal registers and logic switching elements of the central array, and thus controls the transfer between the signal expander and the central array, in conjunction with the associated logic switching elements, the state machine in the central array receiving the corresponding commands from the signal expander
There are logic circuits in the central array which enable the information bits sent by the signal expander to be passed on to various logic switching elements within the central array
the logic functions of the signal expander and the logic part of the central array, which is connected to the corresponding signal expander, are compatible with one another, so that the data transfer between the signal expander and the central array can take place in an ordered form,
The data transfer between processor, signal expander and central array takes place in such a way that the processor
the data is written in that
the information bits of the data to be written, which are supplied by the processor and are required for communication, are temporarily stored in the processor register set of the signal expander
these temporarily stored information bits are transported in packets to the central array register set of the signal expander by means of a state machine and are thus transported to the central array connection port
the reading of the data happens in that
the information bits of the data to be read, which are supplied by the processor and are required for communication, are temporarily stored in the processor register set of the signal expander
these temporarily stored information bits are transported in packets to the central array register set of the signal expander by means of a state machine and are thus transported to the central array connection port
the corresponding resulting data bits are transported in packets from the signal expander connection port of the central array to the central array connection port of the signal expander by means of a state machine, these data bits are then transported further to the processor register set of the signal expander
these data bits can then be read by the processor from the processor register set of the signal expander.
3. Multiprozessorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalexpander so beschaffen ist, dass
dessen Prozessorregistersatz separate Register oder Flipflops für Adressen, Daten und Steuerflags besitzt, und in den Steuerflags mindestens die sinngemässen Flags "WR" für Write (schreiben) und "RD" für Read (lesen) enthalten sind
dessen Prozessorregistersatz so beschaffen ist, dass vom Prozessor
das Schreiben der Daten dadurch geschieht, dass
die zur Kommunikation relevanten Adress- und Datenbits, der vom Prozessor zu schreibenden Daten, mittels der ebenfalls vom Prozessor kommenden zuständigen Steuerleitung, in dem Adress- und Datenregister des Prozessorregistersatzes gespeichert werden
das Flag WR aktiviert wird
das Lesen der Daten dadurch geschieht, dass
die zur Kommunikation relevanten Adressbits, der zu lesenden Daten, mittels der ebenfalls vom Prozessor kommenden zuständigen Steuerleitung, in dem Adressregister des Prozessorregistersatzes gespeichert werden
das Flag RD aktiviert wird
der Prozessor die Daten aus dem Datenregister des Prozessorregistersatzes ausgelesen kann
dessen Centralarrayregistersatz so gestaltet ist, dass dieser, in Abhängigkeit von an den Centralarrayregistersatz angelegten Steuersignalen, bestimmte Bitmuster an den Centralarrayanschlussport legen kann, damit das angeschlossene Centralarray diese Bits als entsprechenden Befehl empfangenen und dekodieren kann
dessen Verbindungsstrukturen zwischen Prozessorregistersatz und Centralarrayregistersatz so gestaltet sind, dass
die Adress- und Datenbits, mit der für den Centralarrayregistersatz entsprechend benötigten Bitbreite, vom Prozessorregistersatz zum Centralarrayregistersatz transferiert werden können,
die im Centralarrayregistersatz enthaltenen Datenbits, mit der für den Centralarrayregistersatz entsprechend benötigten Bitbreite, zum Prozessorregistersatz transferiert werden können
mindestens ein Taktsignal und die Signale der WR- und RD- Flags des Prozessorregistersatzes zu den Eingängen der Statemaschine im Signalexpander führen
die Ausgänge der Statemaschine im Signalexpander zu den Steueranschlüssen des Prozessorregistersatzes und des Centralarrayregistersatzes im Signalexpander führen
dessen Statemaschine, Prozessorregistersatz und Centralarrayregistersatz und die betreffenden Register so gestaltet sind, und Prozessorregistersatz und Centralarrayregistersatz und die betreffenden Register von der Statemaschine so angesteuert werden, dass
ein aktives WR- oder RD-Flag im Prozessorregistersatz die Statemaschine aktiviert, wobei die Statemaschine bei aktivem WR-Flag ein Schreibbefehl ausführt und bei aktivem RD-Flag ein Lesebefehl ausführt
der von der Statemaschine eingeleitete Schreibbefehl dadurch ausgeführt wird, dass
der Centralarrayregistersatz zu der Ausgabe eines Bitmusters auf den Centralarrayanschlussport veranlasst wird, wobei dieses Bitmuster als Schreibbefehl für das Centralarray dient
die Adress- und Datenbits aus dem Prozessorregistersatz mittels sequentiell, mit Hilfe des Taktes, übertragener einzelner Pakete, mit Kommunikationspaket oder Kommpaket bezeichnet, zu dem Centralarrayanschlussport des Signalexpanders transferiert werden, wobei sich die Bitbreite und die Menge dieser Kommpakete nach der Breite des Centralarrayanschlussports richtet
das Flag WR des Prozessorregistersatzes deaktiviert wird
der von der Statemaschine eingeleitete Lesebefehl dadurch ausgeführt wird, dass
der Centralarrayregistersatz zu der Ausgabe eines Bitmusters auf den Centralarrayanschlussport veranlasst wird, wobei dieses Bitmuster als Lesebefehl für das Centralarray dient
die Adressbits aus dem Prozessorregistersatz mittels sequentiell, mit Hilfe des Taktes, übertragener einzelner Kommpakete zu dem Centralarrayanschlussport des Signalexpanders transferiert werden, wobei sich die Bitbreite und die Menge der Kommpakete nach der Breite des Centralarrayanschlussports richtet
die in dem Centralarrayregistersatz eingetroffenen, vom Centralarray verschickten Daten, mittels sequentiell, mit Hilfe des Taktes, übertragener einzelner Kommpakete zum Prozessorregistersatz transferiert werden, wobei sich die Bitbreite und die Menge der Kommpakete nach der Breite des Centralarrayanschlussports richtet, dann
das Flag RD des Prozessorregistersatzes deaktiviert wird.
3. Multiprocessor system according to claim 1 or 2, characterized in that the signal expander is such that
whose processor register set has separate registers or flip-flops for addresses, data and control flags, and the control flags contain at least the appropriate flags "WR" for write and "RD" for read
whose processor register set is such that the processor
the data is written in that
the address and data bits relevant for communication, the data to be written by the processor, are stored in the address and data register of the processor register set by means of the responsible control line also coming from the processor
the WR flag is activated
the reading of the data happens in that
the address bits relevant for communication, the data to be read, are stored in the address register of the processor register set by means of the control line also coming from the processor
the RD flag is activated
the processor can read the data from the data register of the processor register set
whose central array register set is designed such that it can, depending on control signals applied to the central array register set, place certain bit patterns on the central array connection port, so that the connected central array can receive and decode these bits as a corresponding command
whose connection structures between processor register set and central array register set are designed in such a way that
the address and data bits with which the bit width required for the central array register set can be transferred from the processor register set to the central array register set,
the data bits contained in the central array register set, with the bit width required for the central array register set, can be transferred to the processor register set
at least one clock signal and the signals of the WR and RD flags of the processor register set lead to the inputs of the state machine in the signal expander
the outputs of the state machine in the signal expander lead to the control connections of the processor register set and the central array register set in the signal expander
whose state machine, processor register set and central array register set and the relevant registers are designed and processor register set and central array register set and the relevant registers are controlled by the state machine such that
an active WR or RD flag in the processor register set activates the state machine, the state machine executing a write command when the WR flag is active and executing a read command when the RD flag is active
the write command initiated by the state machine is executed in that
the central array register set is caused to output a bit pattern to the central array port, which bit pattern serves as a write command for the central array
the address and data bits from the processor register set are transferred to the central array connection port of the signal expander by means of sequential, with the aid of the clock, transmitted individual packets, referred to as communication packet or comm packet, the bit width and the amount of these comm packets depending on the width of the central array connection port
the WR flag of the processor register set is deactivated
the read command initiated by the state machine is carried out in that
the central array register set is caused to output a bit pattern to the central array port, which bit pattern serves as a read command for the central array
the address bits from the processor register set are transferred to the central array connection port of the signal expander by means of individual comm packets transmitted sequentially, with the aid of the clock, the bit width and the amount of comm packets depending on the width of the central array connection port
the data arriving in the central array register set and sent by the central array are transferred to the processor register set by means of sequential, with the help of clock, transmitted individual comm packets, the bit width and the amount of comm packets depending on the width of the central array connection port, then
the RD flag of the processor register set is deactivated.
4. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Centralarray und die einzelnen Logikschaltungen und Registersätze im Centralarray so beschaffen sind, dass
die zum jeweiligen Signalexpanderport zugehörige Statemaschine, im Falle des inaktiven Zustandes, die Signale auf dem Signalexpanderport nach bekannten Bitmustern und somit nach bekannten Befehlen abtastet, und bei erkanntem Befehl der entsprechend erforderliche Zustand in der Statemaschine eingestellt wird, wobei
im Falle eines erkannten Schreib-Befehls die vom Signalexpander in einzelnen Kommpaketen gelieferten Adressen und Daten, in entsprechend vorgesehene Register übertragen werden, und die Statemaschine nach der Übertragung wieder den inaktiven Zustand einnimmt
im Falle eines erkannten Lese-Befehls die vom Signalexpander in einzelnen Kommpaketen gelieferten Adressen in entsprechend vorgesehene Register übertragen werden, dann die der gelieferten Adresse entsprechenden Daten zum Signalexpanderport übertragen werden, und die Statemaschine nach der Übertragung wieder den inaktiven Zustand einnimmt.
4. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the central array and the individual logic circuits and register sets in the central array are such that
the state machine associated with the respective signal expander port, in the case of the inactive state, samples the signals on the signal expander port according to known bit patterns and thus according to known commands, and when the command is recognized the correspondingly required state is set in the state machine, whereby
in the event of a recognized write command, the addresses and data supplied by the signal expander in individual comm packets are transferred to the appropriate registers, and the state machine returns to the inactive state after the transfer
in the event of a recognized read command, the addresses supplied by the signal expander in individual comm packets are transferred to correspondingly provided registers, then the data corresponding to the delivered address are transferred to the signal expander port, and the state machine returns to the inactive state after the transfer.
5. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalexpander und das Centralarray so beschaffen ist, dass
der Prozessorregistersatz im Signalexpander zusätzlich das Steuerflag mit der sinngemässen Bezeichnung "PRG" für Program-Memory enthält
der Prozessorregistersatz im Signalexpander so beschaffen ist, dass vom Prozessor
das Lesen der Programm-Daten dadurch geschieht, dass
die zur Kommunikation relevanten Adressbits, der zu lesenden Program-Daten, mittels der ebenfalls vom Prozessor kommenden zuständigen Steuerleitung, in dem Adressregister des Prozessorregistersatzes gespeichert werden
das Flag PRG aktiviert wird
der Prozessor die Program-Daten aus dem entsprechenden Register des Prozessorregistersatzes auslesen kann
im Centralarray ein, zu jedem Signalexpanderport zugehöriger, mit Logikschaltelementen aufgebauter, vom Taktsignal gesteuerter, Zustandsautomat, genannt Statemaschine, vorhanden ist, der den Transfer der entsprechend benötigten Adressen und Program-Daten zwischen dem Signalexpanderanschlussport des Centralarrays und den internen Registern und Logikschaltelementen des Centralarrays, und somit den Transfer zwischen Signalexpander und Centralarray, in Verbindung mit den zugehörigen Logikschaltelementen, steuert, wobei die Statemaschine die entsprechenden Befehle vom Signalexpander erhält
im Centralarray Logikschaltungen vorhanden sind, die es ermöglichen, dass die vom Signalexpander verschickten Informationsbits an verschiedene Logikschaltelemente innerhalb des Centralarrays weitergegeben werden können und dass die Program-Daten in zum Signalexpander kompatibler Form zum Signalexpander übertragen werden können.
5. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the signal expander and the central array is such that
the processor register set in the signal expander additionally contains the control flag with the corresponding designation "PRG" for program memory
the processor register set in the signal expander is such that the processor
the reading of the program data happens in that
the address bits relevant for communication, the program data to be read, are stored in the address register of the processor register set by means of the control line also coming from the processor
the flag PRG is activated
the processor can read the program data from the corresponding register of the processor register set
in the central array there is a state machine called a state machine, associated with each signal expander port and constructed with logic switching elements and controlled by the clock signal, which transfers the correspondingly required addresses and program data between the signal expander connection port of the central array and the internal registers and logic switching elements of the central array, and thus controls the transfer between the signal expander and the central array, in conjunction with the associated logic switching elements, the state machine receiving the corresponding commands from the signal expander
There are logic circuits in the central array which enable the information bits sent by the signal expander to be passed on to various logic switching elements within the central array and that the program data can be transmitted to the signal expander in a form which is compatible with the signal expander.
6. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
alle relevanten Prozessoranschlüsse, die zur Übertragung des prozessorspezifischen Speicher- und InOut-Busprotokolls des im Prozessmodul verwendeten Prozessors nötig sind, mit dem Signalexpander verbunden sind
die Logikfunktion des Signalexpanders so gestaltet ist, dass das gesamte prozessor-spezifische Speicher- und InOut-Busprotokoll des im jeweiligen Prozessmodul verwendeten Prozessors, in Kommpakete zerlegt wird, diese Kommpakete zum Centralarrayregistersatz und somit zum Centralarrayanschlussport des Signalexpanders transferiert werden und diese Kommpakete somit zum Centralarray transferiert werden, wobei das Centralarray diese Kommpakete wieder zusammenbaut, womit die gesamten im Busprotokoll des Prozessors enthaltenen Informationen vom Signalexpander zum Centralarray transferiert werden.
6. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 5, characterized in that
All relevant processor connections that are necessary for the transmission of the processor-specific memory and InOut bus protocol of the processor used in the process module are connected to the signal expander
the logic function of the signal expander is designed so that the entire processor-specific memory and InOut bus protocol of the processor used in the respective process module is broken down into comm packets, these comm packets are transferred to the central array register set and thus to the central array connection port of the signal expander and these comm packets thus to the central array are transferred, the central array reassembling these comm packets, with which all of the information contained in the bus protocol of the processor is transferred from the signal expander to the central array.
7. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Signalexpander eine Auswerteschaltung vorhanden ist, die mittels Pins nach aussen hin meldet, ob die signalexpanderinterne Statemaschine frei ist oder noch beschäftigt ist. 7. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 6, characterized in that An evaluation circuit is present in the signal expander, which can be adjusted using pins reports from the outside whether the signal expander internal state machine is free or still is busy. 8. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Logikschaltung im Signalexpander so geschaffen ist, dass das Taktsignal für den angeschlossenen Prozessor zur Verfügung gestellt werden kann, wobei diese Logikschaltung ein sauberes Anhalten des Taktsignales ermöglicht, solange die signalexpanderinterne Statemaschine noch beschäftigt ist. 8. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 7, characterized in that a logic circuit in the signal expander is created so that the clock signal for the connected processor can be made available, this Logic circuit enables a clean stopping of the clock signal as long as the signal expander internal state machine is still busy. 9. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Signalexpander eine Adressvergleicher und -Auswertelogik für die vom Prozessor übermittelten Adressen implementiert ist, die es ermöglicht, dass anstelle der konkreten Adressen nur kurze Adressbefehle zum Centralarray transferiert werden, wonach dann im Centralarray der momentan erkannte kurze Adressbefehl in eine gültige Adresse umgerechnet wird und im entsprechend zuständigen Register abgelegt wird. 9. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 8, characterized in that in at least one signal expander an address comparator and evaluation logic for the addresses transmitted by the processor is implemented, which enables that instead of specific addresses, only short address commands to the central array are transferred, after which the currently recognized short in the central array Address command is converted into a valid address and accordingly responsible register is filed. 10. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Signalexpander eine Adressvergleicher und -Auswertelogik für die vom Prozessor übermittelten Adressen implementiert ist, die es ermöglicht, dass anstelle der konkreten Adressen erweiterte Adressbefehle zum Centralarray transferiert werden, wonach dann im Centralarray in Abhängigkeit vom momentan erkannten erweiterten Adressbefehl, eine vorher festgelegte gültige Adresse im entsprechend zuständigen Register erscheint. 10. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 9, characterized in that in at least one signal expander an address comparator and evaluation logic for the addresses transmitted by the processor is implemented, which enables that instead of specific addresses, extended address commands to the central array are transferred, then in the central array depending on the current recognized extended address command, a predefined valid address in the the relevant register appears. 11. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Logikresourcen und freien Pins des Signalexpander-Chips dazu genutzt werden, mittels zusätzlich implementierter Register und zusätzlicher Einbeziehung von Pins, die vorhandenen direkten InOut-Portsignale und -Pins des angeschlossenen Prozessors zu erweitern. 11. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the free logic resources and free pins of the signal expander chip are used for this through additional registers and additional inclusion of pins, the existing direct InOut port signals and pins of the connected processor to expand. 12. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Centralarray aus mehreren eng miteinander verdrahteten Logikbaustein-Chips besteht, wobei die Logikfunktionen in diesen Chips so beschaffen sind, dass die Chips in ihrer Gesamtheit wie ein grosses, complexes Centralarray arbeiten, und die von den Signalexpandern kommenden Leitungen zum Centralarray auch an mehrere Chips des Centralarrays parallel führen können. 12. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 11, characterized in that The central array consists of several logic chip chips that are tightly wired together exists, the logic functions in these chips are such that the Chips work in their entirety like a large, complex central array, and that lines coming from the signal expanders to the central array also to several Can lead chips of the central array in parallel. 13. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalexpander aus mehreren eng miteinander verdrahteten Logikbaustein-Chips besteht, wobei die Logikfunktionen in diesen Chips so beschaffen sind, dass die Chips in ihrer Gesamtheit wie ein grosser, complexer Signalexpander arbeiten, und die von dem Centralarray kommenden Leitungen zum Signalexpander auch an mehrere Chips des Signalexpanders parallel führen können. 13. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 12, characterized in that a signal expander consisting of several logic chip chips that are tightly wired together exists, the logic functions in these chips are such that the Chips work in their entirety like a large, complex signal expander, and the lines coming from the central array to the signal expander can carry several chips of the signal expander in parallel. 14. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verbindungsleitung vom Centralarray zum Signalexpander zusätzlich auch an mindestens einen weiteren Signalexpander von einem anderen Prozessmodul parallel geführt wird. 14. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one connection line from the central array to the signal expander additionally to at least one other signal expander from another Process module is run in parallel. 15. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder wenige zusätzliche Leitungen vom Centralarray zu den Signalexpandern führen, wobei implementierte Logikschaltungen in Centralarray und Signalexpander dafür sorgen, dass über diese zusätzlichen Leitungen, Befehle und spezielle Mitteilungen vom Centralarray zum Signalexpander übertragen werden können. 15. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 14, characterized in that one or a few additional lines from the central array to the signal expanders lead, with implemented logic circuits in central array and signal expander ensure that these additional lines, commands and special Messages can be transferred from the central array to the signal expander. 16. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalexpander aus mehreren Chips besteht und verschiedene Chips hiervon Standard-Schieberegister-Bausteine sind, wobei diese Schieberegister durch geeignete Logikschaltungen gesteuert werden und die Schieberegister die Parallel- Seriell- beziehungsweise Seriell-Parallel-Wandlung der Adressen und der gelesenen und geschriebenen Daten vornehmen. 16. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the signal expander consists of several chips and different chips thereof Standard shift register building blocks are, whereby these shift registers are by suitable logic circuits are controlled and the shift registers the parallel Serial or serial-parallel conversion of the addresses and the read ones and write data. 17. Multiprozessorsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltungen zur Steuerung der Schieberegister für mehrere Signalexpander in einem Chip zusammengefasst sind. 17. Multiprocessor system according to claim 16, characterized in that the logic circuits for controlling the shift registers for several signal expanders are combined in one chip. 18. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikschaltung im Signalexpander so beschaffen ist, das bereits zum Zeitpunkt des aktiven ALE-Signals (AdressLatchEnable) des Prozessors die zu lesenden Daten vom Centralarray zum Signalexpander übertragen werden und diese Daten nur im Falle des vom Prozessor generierten RD-Signals zum Prozessor übertragen werden. 18. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 17, characterized in that the logic circuit in the signal expander is designed in such a way that at the time the active ALE signal (AdressLatchEnable) of the processor the data to be read are transferred from the central array to the signal expander and this data is only stored in the If the RD signal generated by the processor are transmitted to the processor. 19. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vom Signalexpander zum Centralarray eine Leitung vorhanden ist, über die mit einem speziellen Protokoll das ALE-Signal und die WR- und RD-Signale des Prozessors zum Centralarray übertragen werden können. 19. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 18, characterized in that there is a line from the signal expander to the central array, via which the ALE signal and the WR and RD signals of the Processor can be transferred to the central array. 20. Multiprozessorsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine taktsynchrone Signalabtastung auf der Verbindungsleitung erfolgt und dass das Protokoll so gestaltet ist, dass der erste aktive Pegel auf der Leitung als ALE-Signal des Prozessors interpretiert wird und der nachfolgende Pegelwechsel auf der Leitung als aktives WR/RD-Signal des Prozessors interpretiert wird und beim nächsten Takt das konkrete WR- beziehungsweise RD-Signal, je nach vorliegendem Signalpegel, detektiert wird. 20. Multiprocessor system according to claim 19, characterized in that isochronous signal sampling on the connecting line and that Protocol is designed so that the first active level on the line as an ALE signal of the processor is interpreted and the subsequent level change on the line is interpreted as an active WR / RD signal of the processor and at the next clock the specific WR or RD signal, depending on the signal level, is detected. 21. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Centralarray einzelne Register vorhanden sind und diese so verschaltet sind, dass mehrere Prozessmodule über die jeweiligen Signalexpanderanschlussports am Centralarray, lesend und schreibend auf diese Register zugreifen können, und in diesen Registern verschiedene Datenblöcke abgespeichert werden können. 21. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 20, characterized in that there are individual registers in the central array and these are interconnected so that several process modules via the respective signal expander connection ports on Centralarray, read and write access to these registers, and in various data blocks can be stored in these registers. 22. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Centralarray zusätzlich mehrere Speicherblöcke vorhanden sind und diese mittels Logikschaltungen so verschaltet sind, dass mehrere Prozessmodule über die jeweiligen Signalexpanderanschlussports am Centralarray, lesend und schreibend auf diese Speicherblöcke zugreifen können. 22. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 21, characterized in that In the central array, there are also several memory blocks and these can be created using Logic circuits are connected in such a way that several process modules are connected via the respective signal expander connection ports on the central array, reading and writing can access these blocks of memory. 23. Multiprozessorsystem nach einem der Anspruche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltung bestimmter Register, beziehungsweise bestimmter Speicherblöcke oder Speicherbereiche im Centralarray so gestaltet ist, dass diese Bereiche mit Zugriffsrechten und Zugriffsprioritäten bezüglich der verschiedenen Signalexpanderregistersätze ausgestattet werden können. 23. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the interconnection of certain registers or certain memory blocks or storage areas in the central array is designed so that these areas with Access rights and access priorities regarding the different Signal expander register sets can be equipped. 24. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass
im Centralarray eine Gruppe spezieller Logikschaltungen, im folgenden mit MultiPortSpeicherMaschine bezeichnet, vorhanden sind, deren sequentielle Logiksteuerung, durch den continuierlichen Zugriff auf eine Vielzahl von mit Anschlussports verbundenen Logikschaltelementen, und den Transfer der entsprechenden Adressen und Daten mit einem zentralen Speicher, als variabler, in Portgrösse und -anzahl scalierbarer, lesbarer und schreibbarer MultiPortSpeicher funktionsfähig ist, wobei die einzelnen Anschlussports völlig asynchron betreibbar sind
mindestens ein Speichermodul, im folgenden CentralSpeicher genannt, mindestens eine Anschlussgruppe für Adress-, Daten- und Steuersignale enthaltend, im System vorhanden ist, wobei der CentralSpeicher sich im Centralarray befindet oder als separater Chip ausgeführt ist
die Signalanschlüsse des CentralSpeichers über Logikschaltelemente mit der Logikschaltung der MultiPortSpeicherMaschine verbunden sind, wobei die Menge dieser Logikschaltelemente im folgenden mit CentralSpeicherTransceiver bezeichnet wird
die Logikschaltung der MultiPortSpeicherMaschine eine Vielzahl von Anschlussports enthält, wobei
einzelne Anschlussports für den, völlig unabhängigen und asynchronen, lesenden oder schreibenden Zugriff des einzelnen, externen Prozessors auf den CentralSpeicher gedacht ist,
und der Begriff Externer Prozessor für einen solchen Prozessor oder Modul verwendet wird, der über die Portregistersätze auf den CentralSpeicher der MultiPortSpeicherMaschine zugreift, wobei der externe Prozessor sich ausserhalb der MultiPortSpeicherMaschine befindet, sich aber innerhalb oder ausserhalb des Centralarray-Chips befinden kann
der einzelne Anschlussport Anschlüsse besitzt, so dass die Adress-, Daten- und Steuersignale übertragen werden können
mit dem einzelnen Anschlussport verschiedene Logikschaltelemente, genannt Portregistersatz, verbunden sind der einzelne Portregistersatz separate Register oder FlipFlops für Adressen, Daten und Steuerflags besitzt, und in den Steuerflags mindestens die sinngemässen Flags "WR" für Write und "RD" für Read enthalten sind
die Portregistersätze so beschaffen sind, dass vom externen Prozessor
das Schreiben der Daten dadurch geschieht, dass
die Adress- und Datenbits, der zu schreibenden Daten, in dem Adress- und Datenregister des Portregistersatzes gespeichert werden
das Flag WR aktiviert wird
das Lesen der Daten dadurch geschieht, dass
die Adressbits, der zu lesenden Daten, in dem Adressregister des Portregistersatzes gespeichert werden
das Flag RD aktiviert wird
die Daten aus dem Datenregister des Portregistersatzes ausgelesen werden können
die Portregistersätze und der CentralSpeicherTransceiver so beschaffen sind, und die Verbindungsstrukturen zwischen den Portregistersätzen und dem CentralSpeicherTransceiver so geschaffen sind,
dass die Adress- und Datenbits in einem beliebigen Portregistersatz zum CentralSpeicher transferiert werden können, und die Datenbits des CentralSpeichers zu einem beliebigen Portregistersatz transferiert werden können
eine sequentielle Logiksteuerung, in Form eines mit Logikschaltelementen aufgebauten, vom Taktsignal gesteuerten, Zustandsautomates, im folgenden Rammaschine genannt, in der MultiPortSpeicherMaschine vorhanden ist, wobei
mindestens ein Taktsignal und die benötigten Flags der Portregistersätze zu den Eingängen der Rammaschine führen
die Ausgänge der Rammaschine zu den Steueranschlüssen der Portregistersätze und des CentralSpeicherTransceivers führen
die Rammaschine, die Portregistersätze und die betreffenden Register so gestaltet sind, und die Portregistersätze und die betreffenden Register von der Rammaschine so angesteuert werden, dass
zum Erkennen eines nötigen Datentransfers zwischen einzelnen Portregistersätzen und CentralSpeicher mindestens die WR- und RD-Flags der entsprechenden Portregistersätze abgetastet werden, im folgenden Abscannen genannt, wobei, bei aktivem WR-Flag das Schreiben der Daten in den CentralSpeicher eingeleitet wird, bei aktivem RD-Flag das Lesen der Daten aus dem CentralSpeicher eingeleitet wird, und wenn alle Flags inaktiv sind, kein Transfer ausgeführt wird
das von der Rammaschine eingeleitete Schreiben der Daten vom entsprechenden Portregistersatz zum CentralSpeicher dadurch geschieht, dass
die Adress- und Datenbits aus dem Portregistersatz zu den entsprechenden Adress- und Datenanschlüssen des CentralSpeichers transferiert werden
die Steuersignale zum Anlegen der Adressen und zum Einschreiben der Daten in den CentralSpeicher geschaltet werden
das Flag WR deaktiviert wird
das von der Rammaschine eingeleitete Lesen der Daten aus dem CentralSpeicher in den entsprechenden Portregistersatz dadurch geschieht, dass
die Adressbits aus dem Portregistersatz zu den Adressanschlüssen des CentralSpeichers transferiert werden,
die Steuersignale zum Auslesen der Daten in den CentralSpeicher geschaltet werden,
die aus dem CentralSpeicher gelesenen Daten zu dem Datenregister des entsprechenden Portregistersatzes transferiert werden, dann
das RD-Flag deaktiviert wird.
24. Multiprocessor system according to one of claims 1 to 23, characterized in that
In the central array there is a group of special logic circuits, hereinafter referred to as multi-port memory machines, whose sequential logic control, through continuous access to a large number of logic switching elements connected to connection ports, and the transfer of the corresponding addresses and data with a central memory, as a variable, in Port size and number of scalable, readable and writable MultiPort memory is functional, whereby the individual connection ports can be operated completely asynchronously
at least one memory module, hereinafter referred to as the central memory, containing at least one connection group for address, data and control signals, is present in the system, the central memory being located in the central array or being a separate chip
the signal connections of the central memory are connected to the logic circuit of the multi-port memory machine via logic switching elements, the amount of these logic switching elements being referred to below as the central memory transceiver
the logic circuit of the MultiPort memory machine contains a plurality of connection ports, whereby
individual connection ports are intended for the completely independent and asynchronous, read or write access of the individual, external processor to the central memory,
and the term external processor is used for such a processor or module that accesses the central memory of the multi-port memory machine via the port register sets, the external processor being located outside the multi-port memory machine, but can be located inside or outside the central array chip
the individual connection port has connections so that the address, data and control signals can be transmitted
Different logic switching elements, called port register sets, are connected to the individual connection port, the individual port register set has separate registers or flip-flops for addresses, data and control flags, and the control flags contain at least the appropriate flags "WR" for write and "RD" for read
the port register sets are such that the external processor
the data is written in that
the address and data bits of the data to be written are stored in the address and data register of the port register set
the WR flag is activated
the reading of the data happens in that
the address bits of the data to be read are stored in the address register of the port register set
the RD flag is activated
the data can be read from the data register of the port register set
the port register sets and the central storage transceiver are designed in this way, and the connection structures between the port register sets and the central storage transceiver are created,
that the address and data bits can be transferred to the central memory in any port register set, and the data bits in the central memory can be transferred to any port register set
a sequential logic control, in the form of a state machine, constructed in the form of logic switching elements and controlled by the clock signal, hereinafter referred to as a ram machine, is present in the multi-port memory machine, wherein
at least one clock signal and the required flags of the port register sets lead to the inputs of the pile driver
the outputs of the pile driver lead to the control connections of the port register sets and the central memory transceiver
the pile driver, the port register sets and the relevant registers are designed and the port register sets and the relevant registers are controlled by the pile driver in such a way that
In order to recognize a necessary data transfer between individual port register sets and central memory, at least the WR and RD flags of the corresponding port register sets are scanned, hereinafter referred to as scanning, whereby, when the WR flag is active, the writing of the data into the central memory is initiated, with active RD Flag reading data from the central store is initiated, and if all flags are inactive, no transfer is performed
the writing of the data initiated by the pile driver from the corresponding port register set to the central memory occurs in that
the address and data bits from the port register set are transferred to the corresponding address and data connections of the central memory
the control signals for creating the addresses and for writing the data into the central memory are switched
the WR flag is deactivated
the reading of the data from the central memory into the corresponding port register set initiated by the ram happens in that
the address bits are transferred from the port register set to the address connections of the central memory,
the control signals for reading the data are switched to the central memory,
the data read from the central memory are then transferred to the data register of the corresponding port register set, then
the RD flag is deactivated.
25. Multiprozessorsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Portregistersatz das Flag mit der sinngemässen Bezeichnung "WB" für WriteBusy besitzt
mindestens ein Anschlussport und Portregistersatz so beschaffen ist, dass der externe Prozessor das Flag WB auslesen kann
das Flag WB aktiviert wird, wenn der externe Prozessor Daten in den Portregistersatz einschreibt
die Funktion der Rammaschine und die betreffenden Register so gestaltet sind, dass das von der Rammaschine eingeleitete Schreiben der Daten in den CentralSpeicher von dem entsprechenden Portregistersatz dadurch geschieht, dass, nachdem die Daten zum CentralSpeicher transferiert wurden, das Flag WB deaktiviert wird.
25. Multiprocessor system according to claim 24, characterized in that
at least one port register set has the flag with the corresponding designation "WB" for WriteBusy
at least one connection port and port register set is such that the external processor can read the flag WB
the WB flag is activated when the external processor writes data into the port register set
the function of the pile driver and the relevant registers are designed in such a way that the writing of the data into the central memory from the corresponding port register set initiated by the pile machine takes place in that after the data has been transferred to the central memory, the flag WB is deactivated.
26. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Portregistersatz das Flag mit der sinngemässen Bezeichnung "RE" für ReadEnd besitzt
mindestens ein Anschlussport und Portregistersatz so beschaffen ist, dass
der externe Prozessor das Flag RE auslesen kann
wenn der externe Prozessor eine Daten-Leseanforderung in den Portregistersatz einschreibt, das Flag RE deaktiviert wird
die Funktion der Rammaschine und die betreffenden Register so gestaltet sind, dass das von der Rammaschine eingeleitete Lesen der Daten aus dem CentralSpeicher in den entsprechenden Portregistersatz dadurch geschieht, dass, nachdem die Daten zu dem Datenregister des Portregistersatzes transferiert wurden, das Flag RE aktiviert wird.
26. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 25, characterized in that
at least one port register set has the flag with the corresponding designation "RE" for ReadEnd
at least one connection port and port register set is such that
the external processor can read the RE flag
when the external processor writes a data read request to the port register set, the RE flag is deactivated
the function of the pile driver and the relevant registers are designed in such a way that the reading of the data from the central memory into the corresponding port register set, which is initiated by the pile machine, takes place in that after the data has been transferred to the data register of the port register set, the flag RE is activated.
27. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Anschlussport und Portregistersatz so beschaffen ist, dass bestimmte, vom externen Prozessor übermittelte Steuerbits und Adressen als kurze Adressbefehle interpretiert werden,
wonach dann der momentan erkannte kurze Adressbefehl in eine gültige Adresse umgerechnet wird und im Adressregister des Portregistersatzes abgelegt wird.
27. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 26, characterized in that
at least one connection port and port register set are such that certain control bits and addresses transmitted by the external processor are interpreted as short address commands,
after which the currently recognized short address command is converted into a valid address and stored in the address register of the port register set.
28. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussport und Portregistersatz so beschaffen ist, dass bestimmte, vom externen Prozessor übermittelte Steuerbits und Adressen als erweiterte Adressbefehle interpretiert werden, wonach dann, in Abhängigkeit vom momentan erkannten erweiterten Adressbefehl, eine vorher festgelegte gültige Adresse im Adressregister des Portregistersatzes erscheint. 28. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 27, characterized in that at least one connection port and port register set is created that certain control bits and addresses transmitted by the external processor as extended address commands are interpreted, after which, depending on the currently recognized extended address command, a predefined valid address in the address register of the port register set appears. 29. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das System und die Rammaschine so gestaltet ist, dass das Abscannen der Portregistersätze mit fester, deterministischer Zeiteinteilung geschieht und so für jeden Portregistersatz ein gleich langer Timeslot verwendet wird, womit es unerheblich ist, ob beim momentan gescannten Portregistersatz ein Transfer vom- oder zum CentralSpeicher durchgeführt werden muss oder nicht. 29. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 28, characterized in that the system and the pile driver is designed so that the scanning of the Port register records with fixed, deterministic time division happens and so for each port register set uses an equally long timeslot, with which it It is irrelevant whether a transfer from the port register set currently being scanned or must be carried out to the central memory or not. 30. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das System und die Rammaschine so gestaltet ist, dass das Abscannen der Portregistersätze in der Art geschieht, dass, wenn beim Abscannen eines Portregistersatzes die Notwendigkeit des Datentransfers nicht festgestellt wird, die Rammaschine direkt das Abscannen des nächsten Portregistersatzes vornimmt, und nicht die Zeit abwartet, die zum Datentransfer benötigt würde. 30. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 29, characterized in that the system and the pile driver is designed so that the scanning of the Port register records in the way that happens when scanning a Port register set the need for data transfer is not determined that Pile driver directly scans the next port register set, and does not wait for the time it would take to transfer data. 31. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das System und die Rammaschine so gestaltet ist, dass sich die Reihenfolge der Portregistersatz-Scans mittels Steuersignalen ändern lässt, wobei die benötigten Steueranschlüsse zu den Eingängen der Rammaschine führen. 31. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 30, characterized in that the system and the piling machine is designed so that the order of the Port register set scans can be changed using control signals, the required Lead the control connections to the inputs of the pile driver. 32. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das System und die Rammaschine so gestaltet ist, dass während eines completten Durchlaufs von Portregistersatz-Scans ein oder mehrere Portregistersätze mehr als einmal abgescannt werden. 32. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 31, characterized in that the system and the piling machine is designed so that during a complete Runs through port register set scans one or more port register sets be scanned once. 33. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das System und die Rammaschine so gestaltet ist, dass die Rammaschine, bevor sie den Transfer zwischen CentralSpeicher und Portregistersätzen durchführt, zuerst von allen Portregistersätzen die einzelnen Aufträge einliest, diese nach DatenRead und DatenWrite ordnet, und dann die Datentransfers für DatenRead beziehungsweise DatenWrite unmittelbar hintereinander ausführt. 33. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 32, characterized in that the system and the piling machine is designed so that the piling machine before it performs the transfer between central memory and port register records, first from reads the individual jobs into all port register records, these according to DatenRead and DataWrite maps, and then the data transfers for DataRead respectively DataWrite runs in quick succession. 34. Multiprozessorsystem nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das System und die Rammaschine so gestaltet ist, dass ein bestimmter Status der Rammaschine durch einen Portregistersatz getriggert werden kann. 34. Multiprocessor system according to one of claims 24 to 33, characterized in that the system and the piling machine is designed so that a certain status of the Ram machine can be triggered by a port register set. 35. System nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere MultiPortSpeicherMaschinen im Centralarray implementiert sind. 35. System according to one of claims 24 to 34, characterized in that several MultiPort memory machines are implemented in the central array. 36. System nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass
die Logikschaltung im Centralarray so beschaffen ist, dass die am entsprechenden Signalexpanderregistersatz anliegenden Schreib-, Lese- oder Programlese-Aufträge dadurch bearbeitet werden, dass
die entsprechenden Adress- und Datenbits und die entsprechenden Steuersignale zwischen dem jeweiligen Signalexpanderregistersatz im Centralarray und dem weiterverarbeitenden Logikteil der Schaltung im Centralarray oder dem entsprechenden Portregistersatz der MultiPortSpeicherMaschine transferiert werden.
36. System according to one of claims 1 to 35, characterized in that
the logic circuit in the central array is such that the write, read or program read jobs pending on the corresponding signal expander register set are processed in that
the corresponding address and data bits and the corresponding control signals are transferred between the respective signal expander register set in the central array and the processing logic part of the circuit in the central array or the corresponding port register set in the multi-port memory machine.
37. System nach einem der Ansprüche 24 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass
im Centralarray ein, zu dem Signalexpanderregistersatz zugehöriges, combinatorisches Logikdekodiernetzwerk, im folgenden Preadressdeskriptor genannt, vorhanden ist, welches ermöglicht, dass die Bitmuster des Ausgangs von den Bitmustern des Eingangs und von einer algebraischen Funktion abhängen, wobei diese algebraische Funktion fest sein kann oder sich, in Abhängigkeit von Steuersignalen am Preadressdeskriptor, ändern kann
die Logikschaltung im Centralarray so beschaffen ist, dass
eine zum entsprechenden Signalexpanderregistersatz zugehörige Steuerlogik vorhanden ist und dass von dieser Steuerlogik eingeleitete Lesen der Program- Daten dadurch geschieht, dass
die Adressbits aus dem Signalexpanderregistersatz zu den Eingängen des Preadressdeskriptors geleitet werden
die Bits an den Ausgängen des Preadressdeskriptors an den weiterverarbeitenden Logikteil der Schaltung oder an den entsprechenden Portregistersatz der MultiPortSpeicherMaschine weitergeleitet werden
die benötigten Steuersignale zum Lesen der Program-Daten an den weiterverarbeitenden Logikteil der Schaltung oder an den entsprechenden Portregistersatz der MultiPortSpeicherMaschine geschaltet werden.
37. System according to one of claims 24 to 36, characterized in that
in the central array there is a combinatorial logic decoding network belonging to the signal expander register set, hereinafter called preadress descriptor, which enables the bit patterns of the output to depend on the bit patterns of the input and on an algebraic function, which algebraic function can be fixed or depending on control signals at the pre-address descriptor
the logic circuit in the central array is such that
a control logic associated with the corresponding signal expander register set is present and that reading of the program data initiated by this control logic takes place in that
the address bits from the signal expander register set are routed to the inputs of the pre-address descriptor
the bits at the outputs of the pre-address descriptor are forwarded to the logic part of the circuit which is to be further processed or to the corresponding port register set of the MultiPort memory machine
the control signals required for reading the program data are connected to the logic part of the circuit which is to be further processed or to the corresponding port register set of the MultiPort memory machine.
38. System nach einem der Ansprüche 24 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass
mindenstens ein Portregistersatz zusätzlich das Steuerflag mit der sinngemässen Bezeichnung "PRG" für Program-Memory enthält, und dass die Signale dieser PRG-Flags zu den Eingängen der Rammaschine führen
in dem System ein, zu jedem Portregistersatz zugehöriges, combinatorisches Logikdekodiernetzwerk, im folgenden Adressdeskriptor genannt, vorhanden ist, welches ermöglicht, dass die Bitmuster des Ausgangs von den Bitmustern des Eingangs und von einer algebraischen Funktion abhängen, wobei diese algebraische Funktion fest sein kann oder sich, in Abhängigkeit von Steuersignalen am Adressdeskriptor, ändern kann
die Portregistersätze so beschaffen sind, dass vom externen Prozessor
das Lesen der Program-Daten dadurch geschieht, dass
die Adressbits, der zu lesenden Program-Daten, in dem Adressregister des Portregistersatzes gespeichert werden
das Flag PRG aktiviert wird
die Program-Daten aus dem entsprechenden Register des Portregistersatzes ausgelesen werden können
die Rammaschine, die Portregistersätze und die betreffenden Register so gestaltet sind, und die Portregistersätze und die betreffenden Register von der Rammaschine so angesteuert werden, dass
zum Erkennen eines nötigen Datentransfers zwischen einzelnen Portregistersätzen und CentralSpeicher zusätzlich die PRG-Flags der entsprechenden Portregistersätze abgescannt werden, wobei, bei aktivem PRG- Flag das Lesen der Program-Daten aus dem CentralSpeicher eingeleitet wird
das von der Rammaschine eingeleitete Lesen der Program-Daten aus dem CentralSpeicher in den entsprechenden Portregistersatz dadurch geschieht, dass
die Adressbits aus dem Portregistersatz zu den Eingängen des Adressdeskriptors transferiert werden
die Bits an den Ausgängen des Adressdeskriptors zu den Adressanschlüssen des CentralSpeichers transferiert werden,
die Steuersignale zum Auslesen der Daten aus dem CentralSpeicher geschaltet werden,
die aus dem CentralSpeicher gelesenen Daten zu dem entsprechenden Register des entsprechenden Portregistersatzes transferiert werden, dann
das PRG-Flag deaktiviert wird.
38. System according to one of claims 24 to 37, characterized in that
at least one port register set additionally contains the control flag with the corresponding designation "PRG" for program memory, and that the signals of these PRG flags lead to the inputs of the pile driver
there is a combinatorial logic decoding network associated with each port register set, hereinafter called the address descriptor, which enables the bit patterns of the output to depend on the bit patterns of the input and on an algebraic function, which algebraic function may be fixed or itself , depending on control signals at the address descriptor
the port register sets are such that the external processor
reading the program data is done by the fact that
the address bits of the program data to be read are stored in the address register of the port register set
the flag PRG is activated
the program data can be read from the corresponding register in the port register set
the pile driver, the port register sets and the relevant registers are designed and the port register sets and the relevant registers are controlled by the pile driver in such a way that
In order to recognize a necessary data transfer between individual port register sets and central memory, the PRG flags of the corresponding port register sets are additionally scanned, reading of the program data from the central memory being initiated when the PRG flag is active
the reading of the program data from the central memory into the corresponding port register set initiated by the ramming machine occurs in that
the address bits are transferred from the port register set to the inputs of the address descriptor
the bits at the outputs of the address descriptor are transferred to the address connections of the central memory,
the control signals for reading the data from the central memory are switched,
the data read from the central memory are then transferred to the corresponding register of the corresponding port register set, then
the PRG flag is deactivated.
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