DE2619238B2

DE2619238B2 - Verfahren und Anordnung zur zeitlichen Einordnung von unabhängigen Operationen, die in einem elektronischen Schaltungssystem ablaufen

Info

Publication number: DE2619238B2
Application number: DE19762619238
Authority: DE
Inventors: Franz-Dieter Dipl.-Ing. 8151 Warngau Bock; Walter Dipl.-Ing. 8031 Puchheim Pelloth; Erhard Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Sprick
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1978-03-02
Also published as: DE2619238C3; GB1579224A; DE2619238A1; FR2349916A1; NL7704746A; FR2349916B3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des I lauptanspruehes und auf Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei komplexen elektronischen Schaltungsanordnungen bzw. Schaltungssysiemen tritt des öfteren der Fall ein, daß verschiedenartige Operationen, die zu ihrer Durchführung mindestens wesentliche Teile des Schaltungssystems gemeinsam benötigen, genau oder fast gleichzeitig durch voneinander unabhängige Aufrufe angefordert werden. Ein wichtiges Beispiel für solche Operationen sind die extern angeforderten Speicherzugriffe und die intern ausgelösten Operationen für die Regenerierung der gespeicherten Informationen in dynamischen Halbleiterspcichcrn (MOS-Speicher).

^J" Da die Operationen unter den angegebenen Voraussetzungen nicht gleichzeitig ablaufen können, muß für ihre zweckmäßige zeitliche Einordnung gesorgt werden. Bisher wurde dieses Problem durch die Unterteilung des Zciiabkiufs in Intervalle (Taktraster) und durch die

^1Γ) Zuordnung der unterschiedlichen Operationen zu verschiedenen Taktintervallen gelöst. Da somit bestimmte Anforderungen auch nur zu bestimmten Zeitpunkten bearbeitet werden, können Zeitverluste entstehen. Außerdem können bei Überschneidungen

^i(l von Taktimpu'iscn und Anforderungssignalen Undefinierte Auslöseimpulse für die Steuerung auftreten, deren Auswirkungen nur durch zusätzliche Wartezeiten unschädlich gemacht werden können (vgl. »IEEE Trans. Electron. Comput.«, VoI EC-15, Feb. 1966, Seiten

■'·"' 108—111 und »IEEETrans.Comput.«, April 1973,Seiten 421,422).

Nun kann in vielen Füllen auf die wiederholte, gegebenenfalls sogar regelmäßige Ausführung von Operationen einer Ar", nicht verzichtet werden, obgleich

^r'^(| nur die Operationen der anderen Art dem eigentlichen Besiimmungszweck des .Schaltungssystems entsprechen. Im Beispiel des dynamischen I lalbleiterspeichers sind das die Regeneneroperationen einerseits und die externen Speicherziigriffe andererseits. In diesem Fall

''■> sind Zeitverluste, die bei Speicherzugriffen auftreten, besonders störend. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches die Entstehung derartiger Zeitverluste auf ein Minimum reduziert.

·>» Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauplanspruchs gelöst. Vorteilhafte Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens sind den Ansprüchen 2 und 5 /ti entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von

'■' Aiisführiingsbeispielen, denen die bei dynamischen Halbleiterspeicher!! auftretenden Gegebenheiten zugrunde liegen, näher erläutert. Dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigt darin

Fig. 1 ein Diagramm der für die Durchführung des Verfahrens bedeutsamen Zeitbereiche,

F i g. 2 ein Blockschaltbild mit den für die Einordnungen der Operationen wesentlichen Einrichtungen,

F i g. 3 ein erstes Schaltungsbeispiel,

Fig.4 ein Impulsdiagramm für dir Schaltungsanordnung nach Fig. 3,

F i g. 5 ein zweites Schaltungsbeispiel,

F i g. 6 ein Impiilsdiagramm für die Schaltungsanordnung nach Fi g. 5 und m

F i g. 7 ein Impulsdiagramm für den Kollisionsfall.

Die in einem dynamischen Halbleiterspeicher gespeicherten Informationen müssen, wie schon erwähnt wurde, in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen regeneriert werden. Die Periode solcher Regenerier-Zyklen ist in der Regel so gewählt, daß der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wiederauffrischungszyklen geringfügig verlängert werden kann, ohne den Speicherinhalt zu gefährden.

Den Anstoß für solche Regenerierzykier geber die Regenerieranforderungen, die in regelmäßiger Fo/ge in der speicherinternen Regeneriersteuerung erzeugt werden. Durch die Regenerieranforderungen wird der Zeitablauf in gleichmäßige Intervalle unterteilt, die wesentlich langer als die für die Durchführung einer Regenerieroperation selbst erforderliche Zeitdauer lind. Das Impulsdiagramm nach Fig. 1 zeigt in der ersten Zeile a zwei Regenerieranforderiingeii, die als positive Impulse angedeutet sind. Als Antwort auf eine Regenerieranforderung läuft nach Zeile c mit einiger * Verzögerung eine Regenerieroperation ab. Die zwischen dem Beginn einer Anforderung und dem Beginn einer Operation liegende Zeit wird beispielsweise, wie die Zeile b der F i g. 1 zeigt, durch das Abzahlen von Impulsen eines schnellen Taktes bestimmt. Die Zeiten i> zwischen der Beendigung einer Regenerieroperation iind dem Eintreffen einer erneuten Regenerieranforderung, die sich daran anschließende Verzögerungszeil und die Dauer der Regenerieropenition selbst sind in der Fig. 1 durch die Bereiche 1 bis 3 gekennzeichnet, w Sie spielen für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eine unterschiedliche Rolle.

In jedem beliebigen Augenblick des in der F i g. 1 dargestellten Zeitablaufs kanu eine Anforderung für einen Speicherzugriff eintreffen. Solche Schreib- oder « Leseoperationen betreffen ebenso wie die Regenerieroperationen nicht nur die Speicherzellen selbst, sondern auch die zugehörige Ablaufsteuerung, Schreib- und Leseverstärker und anderes. Externe Speicherzugriffe und Regenerieroperalionen können daher nicht gleich- ^r>" /eilig ausgeführt werden.

Externe Anforderungen, die in den Zeitbereich 1 nach Fig.] fallen, werden unverzüglich bearbeitet. Das gleiche gilt in der Regel für externe Anforderungen, die im Zeitbereich 2 eintreffen. Nunmehr werden jedoch >"> Maßnahmen für die zeitliche Einordnung ergriffen. In bestimmten Fällen, die noch näher behandelt werden, können Zeitverluste entstehen. In den Zniibereichen 3 können externe Anforderungen nicht ausgeführt werden, da bereits Regenerieroperationen laufen. Zu wi beachten ist, dall die Zeitbereiche 2 und .3 im Verhältnis; /um Zeitbereich I sehr viel kür/.er sind, als der Darstellung nach F ι g. 1 zu entnehmen ist.

Die hei dynamischen 1 lalbleiterspeiehern vorliegenden Verhältnisse gelten auch fur andere Schaltungssy- "■ stenie, bei denen angeforderte Operationen, die zwei verschiedenen Grundtypen angehören, mindestens Teile der Schaltungssysteme gemeinsam zu ihrer Ausführung benötigen. Daoei ist es nicht erforderlich, daß Operationen der einen Art in gleichmäßigen Abständen angefordert werden, wie das bei den geschilderten Regenerieroperationen der Fall ist. Jedoch ist zu beachten, daß die beiden Operationsarten nicht völlig gleichberechtigt behandelt werden. Die Operationen der einen Art werden immer verzögert ausgeführt, während die Operationen der anderen Art nach einer Anforderung umgehend ablaufen, wenn man von den durch die unvermeidlichen Signallaufzeiten bedingten geringen Verzögerungszeiten absieht. Ausnahmen liegen nur dann vor, wenn gerade eine Operation der ersten Art läuft oder die beiden Anforderungen in einer ganz bestimmten Weise zusammentreffen.

Die F i g. 2 gibt einen Überblick über die zur Einordnung verschiedenartiger, asynchron angeforderter Operationen notwendigen Einrichtungen in Verbindung mit einem dynamischen Halbleiterspeicher. Der eigentliche Speicher SP und die ihm zugeordnete Ablaufsteuerung AST, welche die einzelnen Vorgänge bei der Durchführung von Regenerier-, Schreib- oder Leseoperationen steuert, werden hier nicht näher betrachtet. Ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise sind hinlänglich bekannt und spielen zudem bei den durch -Jie Erfindung zu lösenden Problemen keine unmittelbare Rolle. Die Regeneriersteuerung RST erzeugt in regelmäßiger Folge die Regenerieranforderurigen. Zwei Verriegelungsschaltungen KS'1 und VS 2 dienen dazu, entweder eine Regenerieranforderung RR oder eine externe Anforderung START auf die Ablaufsteuerung ASTdurchzusehalten. Die Durchschaltung wird jedoch durch das von der Ablaufsteuerung Α5Γ gelieferte Signal BUSY dann verhindert, wenn der Speicher noch mit einer vorausgehenden Operation belegt ist. Die Verriegelungsschahungeii VS 1 und V.S'2 werden durch die Ausgangssignale einer Synchronisierschallung SS gesteuert, welche beim gleichzeitigen Eintreffen oder bei der Überschneidung von zwei Anforderungen die Entscheidung darüber trifft, welche Anforderung an die Ablaufsteuerung AST weitergegeben wird. Die Weitergabe beider Anforderungen wird verhindert, solange der Speicher noch belegt ist. In der Synchronisiersi.haltung werden auch die schon erwähnten, schnell aufeinanderfolgenden Taktimpulse gebildet, aus denen durch Abzählen die Verzögerungs/eit zwischen dem Eintreffen einer Regenericranforderung und dem Beginn der Regenericruperation abgeleitet wird.

Durch die gemäß der Erfindung getroffenen Maßnahmen werden die Wartezeiten für extern angeforderte Operationen gegenüber den bei ständiger Synchronisierung durchschnittlich auftretenden Wartezeiten (Synchronisierzeitverlusten) erheblich vermindert. Insbesondere wird die Gefahr für das Auftreten metastabiler Zustände, die bei gleichzeitigen Anforderungen oder beim Zusammentreffen eines Taktimpulses mit dem Beginn eines Anfordcrungssignals entstehen können und zusätzliche Wartezeiten bis /u ihrem Abklingen erzwingen, auf ein Minimum reduziert. Allerdings können solche Kollisionen grundsätzlich nicht ganz vcrhinderi werden. Es ist jedoch zu beachten, daß Kollisionen jetzt nur noch eintreten können, wenn eine Regenerieranforderung und eine externe Anforderung bei ihrem zufälligen Aufeinandertreffen in einer ganz bestimmten zeitlichen Beziehung zueinander stehen. Das ist im Durchschnitt nur noch sehr selten der Fall. Trotzdem muß durch eine entsprechende Ausbildung

der Schaltungsanordnungen für die Einordnung der Operationen sichergestellt werden, daß eine eindeutige Entscheidung zugunsten einer Operation der einen oder der anderen Art auch dann zustande kommt.

Im folgenden werden zwei Schaltungsanordnungen näher betrachtet, welche die geschilderte Konfliktsituation auf verschiedene Weise bewältigen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht der durch eine Umrandung aus strichpunktierten Linien hervorgehobene Teil der Synchronisiers'.'haltung SSnach F i g. 2. Die von der RegeneriersiLuerung RST gelieferte Regenerieranforderung RR läuft unmittelbar zu einein UND-Glied Gl und gibt gleichzeitig das bisher in seiner Grundstellung (Q= Φ) festgehaltene, taktflankengesteuerte D-Flipflop FFi mit einem taklunabhängigen Rücksetzeingang R frei. Ebenfalls gleichzeitig startet die Regenerieranforderung RR einen Start-Stop-Gcnerator, der aus dem über ein /?C-Glied Ri, Ci rückgekoppelten Schmitt-Trigger G 2 mit NAND-Verknüpfung der Eingangssignale besteht. Der Start-Stop-Generator liefert die in Fig. 1, Zeile b dargestellten Zählimpulse. Die Zählimpulse werden über ein UND Glied G 3 dem Zähleingang Cup eines 4-Bit-Synchronzählers Zi zugeführt. Wenn der Zähler Zl den Zählerstand 15 erreicht hat, entsteht am Übertragsausgang CVein O-Signal, das über das UND-Glied G 3 die weitere Eingabe von Zählimpulsen sperrt. Das Übertragungssignal wird durch den Inverter G 4 invertiert und ebenfalls dem UND-Glied G 1 zugeleitet. Hat nun auch das Signal BUSY den logischen Wert 1, was besagt, daß der Speicher nicht durch eine Operation belegt ist, dann liefert das UND-Glied CJl ein Ausgangssignal an die Ablaufsteuerung AST, das die verzögerte Regenerieranfordcrung darstellt. Die Ablaufsteuerung AST beginnt mit der Regenerieroperation und meldet durch das Signal BUSY= Φ die augenblickliche Belegung des Speichers. Gleichzeitig wird über nicht dargestellte Verbindungen die Regenerieranlorderung RR beendet und der Zahler ZX in seine Grundstellung zurückgesetzt.

Kurz bevor der Zähler 21 seinen höchsten Zählerstand erreicht hat und der Ablauf der dadurch ausgelösten Vorgänge beginnt, nämlich schon beim Zählerstand 14, entsteht am Ausgang des UND-Glieds G 5, das an die Zählerausgänge B, C und D angeschlossen ist, ein Signal mit dem logischen Wert 1. Damit wird das bisher ebenfalls in seiner Grundstellung (0=Φ) festgehaltene, taktflankengcsteuerle D-Flipflop FF2 mit taktunabhängigen Setz- und Rücksetzeingängen S bzw. 77"zur Einstellung freigegeben. Nach einer kurzen Verzögerungszeit, die durch die Laufzeit über die Verknüpfungsglieder G 6 und G 7 hervorgerufen wird, wird das Flipflop FFi gesetzt. Am Ausgang des NAND-Glieds GS, das die Ausgänge Q des FHpflops FFi und Odes Flipflops FF2 zusammenfaßt, entsteht ein Ausgangssigna] mit dem logischen Wert Φ. Dieses Signal, im folgenden als Start-Sperr-Signal STARTSP, bezeichnet, verhindert in jedem Fall, daß nunmehr eine evtl. auftretende externe Anforderung STARTübcr das UND-Glied G9 zur Ablaufsteuerung AST durchgeschaltct wird. Das Signal STARTSP behält seinen (aktiven) logischen Wert'/' so lange, bis die Rcgenericranforderung RR wegen der beginnenden Rcgenerieropcration beendet wird und der Ziihler Zl in seine Grundstellung zurückkehrt. His zum Abschluß der Regenerieroperalion verhindert dann das Signal BUSY die Übernahme einer externen Anforderung START durch Sperrung des UND-Glieds C»9.

In jedem anderen Zeitpunkt wird eine externe Anforderung STA RT mh einer geringen, die Signallaufzeiten in den Verknüpfungsgliedern ausgleichenden Zeitverzögerung durch das Verzögerungsglied TD auf

ϊ die Ablaufsteuerung AST weitergegeben, wenn die Ablaufsteuerung nicht gerade durch ein Signal BUSY='I> die Belegung des Speichers durch eine vorhergehende, extern angeforderte Operation meldet.

Eine Konfliktsituation tritt dann und nur dann ein

κι wenn eine externe Anforderung ST/lÄT^Übergang vor Φ auf 1) gleichzeitig mit dem Start-Sperr-Signa S7.4/?7SP(Übergang von I auf Φ) an dem UND-Glied G 10 eintrifft. In diesem F'all kann ein Nadelinipuls an' Setzeingang S des Flipflops FF2 (das kurz_vorhei freigegeben wurde) entstehen, der am Ausgang Qeiner metastabilen Zustand hervorrufen kann. Allerdings isi das Zustandekommen eines solchen Zustands durch die in der F i g. 3 gezeigte Anschaltung des Flipflops FF2 ar sich schon recht unwahrscheinlich.

In Fig. 4 zeigt ein Impulsdiagramm den zeitlicher Verlauf von Signalen an einigen Punkten der Schal tungsanordnung nach Fig. 3 unter der Voraussetzung daß das Start-Sperr-Sginal STARTSPund eine externe Anforderung S7X/^gleichzeitig an den Eingängen de;

2^r. UND-Glieds GlO eintreffen. Nach dem Auftreffer einer Regenerieranforderung RR (Fig. 4, Zeile a verstreicht zunächst eine relativ lange Zeit, bis dei Zähler Zl den Stand 14 erreicht hat und am Ausgang des UND-Glieds G5 ein Signal (Zeile b) mit derT

JO logischen Wert I entsteht. Der Abstand zwischen der Signalübergängen in den Zeilen ü und b ist im Vergleich zu den übrigen Zeitabständen stark verkürzt dargestellt.

Durch das Signal am Ausgang des UND-Glieds GS

wird mit geringer Zeitverzögerung auch das Flipjlop

i'i FFl umgeschaltet, dessen Ausgang Q ebenfalls der Wert 1 annimmt (Zeile c). Der Ausgang des NAND-Glieds G 8 wird Φ (Zeile d). Trifft nun, wie Vorausgesetz! wurde, ein externes Anforderungssignal START(ZeWt e) gleichzeitig mit dem Start-Sperr-Signal STARTSPar

•κι den Eingängen des UND-Glieds G 10 ein, dann entstehi an dessen Ausgang (Zeile I) ein Nadelimpuls mit einei Amplitude, die den Pegel der logischen Φ ganz oder mn teilweise erreicht. Dieser (negative) Nadelimpuls ver mag das Flipflop FF2 nur in einem metastabiler

■i'i Zustand (Zeile g) zu versetzen, der indessen ausreicht das NAND-Glied G8 eindeutig anzusteuern. Dei Ausgang des NAND-Glieds G 8 nimmt daher wiedei den logischen Wert 1 an. Damit geht der Ausgang de; UND-Glieds G 10 endgültig auf Φ, wodurch das Flipflor

•>o FF2 nunmehr eindeutig gesetzt wird (Q= Φ). Wenn nur kurz darauf das in der Verzögerungsschaltung TL verzögerte Startsignal am Eingang des UND-Glied: G 9 eintrifft, trifft es dort eindeutige Verhältnisse an unc wird auf die Ablaufsteuerung /VSTdurchgeschaltet. Du

v> durch weitere Signale (Schreiben, Lesen) nähei bezeichnete extern ausgelöste Operation läuft an. Da: die Belegung des Speichers anzeigende Signal BUS} sperrt das UND-Glied G I. Das Signal, das am Ausgan; des Inverters G4 entsteht, wenn der Zähler Zl dei

mi Stand 15 erreicht hat, kann die Ablaufsteuerung AS', zunächst nicht erreichen. Es wird erst wirksam, wem der Speicher nicht mehr belegt ist und löst dann eint etwas verspätete Regenerieroperation aus.

Die F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiei fü

ι.·■ eine Schaltungsanordnung zur zeitlichen Einordnuiij von Operationen, die durch unabhängige Aufrufi angefordert werden. In diesem Fall wird das bekannt! Verfahren der Unterteilung des Zcitablaufs in kleini

Intervalle und der Zuordnung der externen Anforderungen zu diesen Intervallen mitbenutzt (Taktsynchronisierung). Die Taktsynchronisierung erfolgt aber nur dann, wenn durch eine Regenerieranforderung eine Regenerieroperation eingeleitet werden soll. In allen anderen Zeitbereichen wird eine externe Anforderung START asynchron und damit unverzüglich bearbeitet, sofern der Speicher nicht noch durch eine vorausgehende Operation belegt ist. Setzt man jedoch voraus, daß der Speicher bzw. die Ablaufsteuerung verfügbar sind (BUSY= 1), dann ist das Torsteuersignal SKE=I und die Torschaltung G18 überträgt eine externe Anforderung START zur Ablaufsteuerung AST. So lange eine Regenerieranforderung nicht anliegt (Λ/?=Φ), ist nämlich das Flipflop BFasynchron gesetzt (S3 = 1) und die übrigen durch die Verknüpfungsglieder CIl, G15, G 16 und C 17 zusammengefaßten Signale, auf deren Bildung noch näher eingegangen wird, haben folgende logische Werte: Sl = Φ, 51 = 1,54 = Φ.

Die Zeitintervalle für die Synchronisierung werden von einem Start-Stop-Generator SG, der durch die Regenerieranforderung RR angestoßen wird, geliefert. Ein mit dem Start-Stop-Generator SG verbundener Impulsformer />Fliefert zwei Impulsreihen 77Vund TP, deren Verlauf der F i g. 6, Zeilen b und c zu entnehmen ist. Die Impulse der beiden Impulsreihen treten wechselseitig mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 80 bis 100 ns auf. Die Impulse der Impulsreihe TN werden u. a. einem Zähler Z2 zugeführt, der nach dem Eintreffen des 15. Impulses ein Ausgangssignal Sl abgibt, das den Start-Stop-Generator SG anhält. Das Signal Sl wird ferner dem Informationseingang D des Fiipflops RFund dem UND-Glied GIl zugeführt. Am zweiten Eingang des UND-Glieds GIl liegt das Signal BUSY, das den augenblicklichen Belegungszustand des Speichers anzeigt und den Wert 1 aufweist, wenn der Speicher nicht belegt ist. Am Ausgang des UND-Glieds GIl entsteht eine Änderung des Signalwertes von BY. Das Signal Sl wird daher in das Flipflop RF übernommen. Ursache für die Änderung des Signals BY kann aber auch die Beendigung einer laufenden Speicheroperation sein, wenn der maximale Zählerstand des Zählers Z 2 schon vorher erreicht wurde. Das Ausgangssignal ZWR des Flipflops RF wird von der durch das UND-Glied G 12 gebildeten Torschaltung durchgelassen, da das Torsteuersignal BYZ inszwischen den logischen Wert 1 angenommen hat. Das Torstcuersignal BYZ unterscheidet sich von dem Signal BUSY nur durch eine Verzögerung der abfallenden Flanken, die durch eine Verzögerungsschaltung DL 1 bewirkt wird. Die angeforderte Regenerieroperation wird ausgeführt. Der Zähler Z2 und das Flipflop RFwerden über in F i g. 5 nicht dargestellte Verbindungen zurückgesetzt, wenn die Rcgcncricroperation begonnen hat.

Bisher wurde davon ausgegangen, daß bis zum Abschluß der angeforderten Regenerieroperation keine externe Anforderung eintrifft. Das mit der Annahme einer vorausgehenden Speichcroperalion zurückgesetzte Flipflop SF(Start-Synchroiiisicrflipflop) wird daher weder taktgesteuert noch asynchron gesetzt. Dement- «> sprechend liegt der Ausgang des NAND-Glieds G 13 hoch. Das NAND-Glied G 14 liefert ein Ausgangssignal S2, das invers zur Rcgcncricranfordcrung RR ist.

Durch das Ausgangssignal S2 des NAND-Glieds G 14 wird der direkte Zugriff von externen Anfordcrun- μ gen START zur Ablaufsteuerung AST des Speichers blockiert. Diese Spciehcrvcrricgclung kann jedoch über das llipflop SF (!'"ig. 5) wieder aufgehoben werden.

Trifft also während der Zeitspanne zwischen dem Beginn einer Regenerieranforderung RR= 1 und der Ausführung der angeforderten Regenerieroperation eine externe Anforderung STARTeIn (vgl. F i g. 6, Zeile e), dann wird die extern angeforderte Operation auch noch ausgeführt. Die F i g. 6 zeigt die wichtigsten Signalformen, die hierbei eine Rolle spielen. Die angegebenen Signalbezeichnungen sind im folgenden erwähnt. Die Abschnitte EXOP bzw. ROP bezeichnen eine extern angeforderte Operation und eine Regenerieroperation.

Mit dem ersten Impuls der Impulsreihe TPnach dem Eintreffen einer externen Anforderung (Zeile e) wird diese in das Flipflop SF übernommen (Zeile /). So lange das Flipflop SF gesetzt ist, entstehen am Ausgang des NAND-Glieds G 14 (Signal S2) Impulse der Impulsfolge TN. Mindestens tritt ein derartiger Impuls auf. Setzt man voraus, daß zu diesem Zeitpunkt der Speicher nicht durch eine vorausgehende Operation belegt ist, dann durchläuft dieser Impuls die Verknüpfungsglieder G 15, G16 und G17 und öffnet als Signal BYE die Torschaltung G18 für die externe Anforderung START. Die externe Anforderung erreicht somit die Ablaufsteuerung des Speichers und löst die gewünschte Operation aus. Als Folge davon nehmen das von der Ablaufsteuerung AST gelieferte Signal BUSYuna das Signal BYZ den Wert Φ an. Damit wird die Torschaltung G12 für die Weitergabe einer Regenerieranforderung gesperrt, falls der Zähler Z 2 vor Beendigung der Speicheroperation den Zählerstand 15 erreichen sollte. Gleichzeitig geht das Signal ßVarn Ausgang des UND-Glieds GIl auf Φ. Durch den nächstfolgenden Taktimpuls TPwird dieser Wert in das Flipflop BF übernommen. Das Ausgangssignal S3 des Flipflops ßFbewirkt, daß auch das Signal ΒΥΕ=Φ wird und die Torschaltung G 18 gegen die Weitergabe einer gegebenenfalls eintreffenden erneuten externen Anforderung START sperrt. Trifft dagegen eine externe Anforderung START nach Beendigung der vorher extern angeforderten Speicheroperation, aber vor Erreichen des maximalen Zählerstandes des Zählers Z2 ein, dann wird auch sie noch bearbeitet. Wenn jedoch während der Ausführung der vorausgehenden extern angeforderten Speicheroperation der maximale Zählerstand des Zählers bereits erreicht wurde, wird die fällige Regenerieroperation sogleich nach Beendigung dieser Speicheroperation, wenn auch insgesamt etwas verspätet, ausgeführt.

Durch die Bereitstellung der beiden phasenverschobenen Impulsreihen TP und 77V nach dem Eintreffen einer Regenerieranforderung RR und durch das Einfügen eines Abstands zwischen dem Ende der Impulse der einen Impulsreihe und dem Anfang der Impulse der anderen Impulsreihe gelingt es, die asynchron eintreffenden Anforderungen zeitlich so einzuordnen, daß metastabile Zustände der Steuersignale für die Ablaufsteuerung AST, welche deren einwandfreie Funktion gefährden könnten, im allgemeinen nicht auftreten. Wenn jedoch eine externe Anforderung START etwa in dem gleichen Zeitpunkt ankommt, in dem das Torsteucrsignal BYF, veranlaßt durch eine kurz zuvor eingegangene Rcgcnerieranforderung RR auf den Binärwert«/» übergeht, entsteht am Ausgang der Torschaltung G 18 ein sehr schmaler Nadclimpuls, dessen Amplitude zudem kleiner als der übliche Signalhub sein kann. Aufgrund unterschiedlicher Ansprcchcmpfiiidliehkeiten bzw. Ansprechzeiten der Funklionsclcmente in der Ablaufsteuerung /tSFkann

ein solcher Impuls einzelne Funktionselemente zum Ansprechen bringen, während er andere unbeeinflußt läßt oder sie in metastabile Zustände versetzt.

Da die Entstehung nicht eindeutiger Signalzustände bei der Bearbeitung asynchroner und unabhängiger Anforderungen grundsätzlich nicht ganz verhindert werden kann, wie schon erwähnt wurde, muß möglichst rasch für eine nachträgliche Beseitigung der störenden Folgen gesorgt werden. Das wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 durch eine Nachstarteinrichtung gemacht, die aus dem Flipflop NF, dem NAND-Glied G 19 und dem Verzögerungsglied aus dem Widerstand R 2 und dem Kondensator C2 besteht.

Für eine kurze Zeit nach dem Eintreffen des Anforderungssignals RR behält das Signal RR*, das aus dem Anforderungssignal RR durch Inversion (Inverter G 20) und zeitliche Verzögerung (Verzögerungsglied DL 2 mit ca. 50 ns) abgeleitet wird, noch seinen Wert 1. Da voraussetzungsgemäß etwa gleichzeitig eine externe Anforderung START eintrifft und der Speicher nicht mit einer Operation belegt ist (BY=I), entsteht am Ausgang des NAND-Glieds G21 ein Signal, welches das Flipflop SFüberden Eingang Sasynchron setzt. Das Flipflop /VFin der Nachstarteinrichtung wird nach Ende einer vorausgehenden Regenerieranforderung gesetzt. Nach dem asynchronen Setzen des Flipflops SFgibt das NAND-Glied G 19 einen Impuls ab, dessen Dauer durch die Signalverzögerung im Verzögerungsglied R 2, C2 bestimmt ist. Das Ausgangssignal S4des NAND-Glieds

ίο G 19 wird den Verknüpfungsgliedern G 16 und G 17 zugeführt und bewirkt eine kurzzeitige, aber eindeutige öffnung der Torschaltung G18 für die externe Anforderung START. Das Flipflop NF wird mit dem ersten Impuls der Impulsreihe TN wieder zurückgesetzt.

Damit wird verhindert, daß zu irgendeinem anderen Zeitpunkt ein Nachstartimpuls auftritt. Einen Überblick über den Zeitablauf der beschriebenen Funktionen bei der Erzeugung eines Nachstartimpulses gibt die F i g. 7. Es ist zu beachten, daß in Fig. 7 der Zeitmaßstab gegenüber der Darstellung in F i g. 6 stark gedehnt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einordnung von in einem elektronischen Schaltungssystem ablaufenden Operationen einer ersten und einer zweiten Art, die unabhängig voneinander angefordert werden und mindestens Teile des .Schaltungssystems gemeinsam benutzen, insbesondere von regelmäßig angeforderten Operationen der ersten Art und unregelmäßig angeforderten Operationen der zweiten Art, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Anforderung für eine Operation der ersten Art eine Verzögerungszeil beginnt, nach deren Ablauf die Operation frühestens ausgeführt wird, daß bei einer bestimmten zeitlichen Beziehung zwischen Anforderungen für Operationen der enien und zwei'en Art, die zu metastabilen Zustanden von Steuersginalen führt, ein Zusatzsignal erzeugt wird, das die metastabilen Signalzustände umgehend in eindeutige Signalzustände überführt, daß Anforderungen für Operationen der zweiten Art nach einer Operation der ersten Art bis zum Ende der Verzögerungszeit vorrangig behandelt werden und daß eine Operation der ersten Art unmittelbar an eine Operation der zweiten An anschließt, sofen, letztere bis zum Ende der Verzögerungszeit oder darüber hinaus andauert.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Torschaltung (G 1) zur Weitergabc-Steuerung von Anforderungen (RR) für Operationen der ersten An und eine zweite Torschaltung (G9) zur Weilergabesteuerung von Anforderungen (START) für Operationen der zweiten Art sowie Einrichtungen (G2, R 1, Cl. CX Zl) zur Festlegung der mit Anforderungen (RR)(Ur Operationen der ersten Art beginnenden Verzögerungs/.eit vorgesehen sind, daß das die zweite Torschaltung (G9) steuernde Ausgangssignal eines NAND-Glieds (C8) auch einem Eingang eines UND-Gliedes (G !O) zugeführt wird, an dessen weiteren Eingängen das den Bdegungszustand des .Schaltungssystems (AST. SP) kennzeichnende Signal (IiUSY) und das eine Anforderung (START) für eine Operation der /weiten Art kennzeichnende Signal anliegen, daß der Ausgang des UND-Glied (GlO) mit dem asynchronen Sctzeingang (S) eine Flipflops (FF2) verbunden ist und daß der invertierende Ausgang (Q) des Flipflops (FF2) mit einem Eingang des NAND-Glieds(G8) verbunden ist.

1 Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torschaltung (G 12) zur Weitergabesteuerung eines nach Ablauf der Verzögerungszeit gebildeten, durch ein Anforderungssignal (RR) für eine Operation der ersten Art verursachten Opuraiionsauslösesignals (ZWR) und eine Torschaltung (G 18) zur Weitcrgabesteuerung eines Anforderungssignals (START)Wk eine Operation der zweiten Art vorgesehen sind, daß ferner ein UND-Glied (G 21) und ein mit dessen Ausgang verbundenes Flipllop (SF)vorgesehen sind, wobei das Flipflop (SF) asynchron gesetzt wird, wenn an den Eingängen des UND-Gliedes (G 21) gleich/eilig ein Aiiforderungssignal (START) für eine Operation der zweiten Art, ein durch Inversion und zeitliche Verzögerung aus einem Anforderungssignal (RR) für eine Operation der ersten Art abgeleitetes Signal fRR")und ein die Nichtbclegung des Schaltungssystems anzeigendes Signal (BUSY) anliegen, und daß mit dem Normalausgang (Q) des Flipflops (SF)einerseits und R-.it dem invertierenden Ausgang (Q~) des Flipflops (SF) über eine Verzögerungsschaltung (R2, C2) andererseits die Eingänge eines weiteren UND-Gliedes (G 19) verbunden sind, an dessen Ausgang nach dem Setzen des Flipflops (SF)ein Impuls entsteht, der eine eindeutige öffnung der Torschaltung (G 18) für das Anforderungssignal (START) für eine Operation der zweiten Art bewirkt.