DE2718473C3

DE2718473C3 - Schaltungsanordnung zum parallelen Übertragen von Signalen über mehrere parallele Leitungen

Info

Publication number: DE2718473C3
Application number: DE2718473A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. 5904 Eiserfeld Just
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-04-26
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1980-01-24
Also published as: JPS5759572B2; SE426107B; JPS53133341A; GB1560197A; BR7802532A; DE2718473B2; DE2718473A1; SE7804620L; IT7822617A0; FR2389285B1; NL7804376A; FR2389285A1; CA1094691A; IT1095211B

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum parallelen Übertragen von Signalen über mehrere parallele Leitungen, bei denen ein bestimmter Signalzustand auf der einen Leitung die Gültigkeit der Signale auf den anderen Leitungen anzeigt, wobei die Signale aller Leitungen parallel eine Anzahl Gruppen von Schaltgüedern durchlaufen und jede Gruppe für jede Leitung die gleiche Anzahl .Schallglieder enthält und in jeder Gruppe Schaltglieder für jeweils eine Anzahl Leitungen in einer einzigen integrierten Halbleiterschaltung zusammengefaßt sind.

Eine derartige Schaltungsanordnung wird bei elektronischen Rechenanlagen verwendet, bei denen eine zentrale Steuereinheit über eine Vielfachleitung, dem sogenannten Datenbus, mit einer Anzahl Peripheriege^ rate verbunden ist, wobei die Peripheriegeräle bezüge lieh des Datenbusses in Reihe geschaltet sind. Dadurch müssen die für das in der Reihe am Ende liegende Peripheriegerät bestimmten Signale alle davorliegenden Peripheriegeräte durchlaufen. In jedem Peripheriegerät durchlaufen die Signale parallel eine Anzahl von Schaltgliedern, die verstärkend wirken und verzerrte Impulse wieder in Rechteckimpulse umwandeln.

Diese Schaltglieder verursachen nun jeweils eine gewisse Verzögerung der Signale, wobei die Verzögerungszeiten der einzelnen Signale untereinander verschieden sein können. Dadurch erscheint der Beginn der Signalzustände auf den einzelnen Leitungen, der sich vom Ruiiezustand unterscheidet, bei den einzelnen Peripheriegeräten zu unterschiedlichen Zeiten. Damit diese Signale erst dann parallel ausgewertet werden, wenn alle an der betreffenden Empfangsstelle ihren eingeschwungenen Zustand erreicht haben, wird auf einer der Leitungen ein Signal übertragen, das auch als

ΐί Taktsignal bezeichnet wird und bei dem ein bestimmter Signalzustand anzeigt, daß die Signale auf den anderen Leitungen in diesem Augenblick gültig sind. Dieses Taktsignal kann verzögert nach den übrigen Signalen ausgesendet werden.

2u Bei dem Durchlaufen einer längeren Kette von Peripheriegeräten mit jeweils einer Gruppe von Schaltgüedern können die Toleranzen zufällig so verteilt sein, daß das Taktsignal jeweils die Schaltglieder mit den geringsten Verzögerungszeiten durchläuft und dann am Ende der Kette früher erscheint als ein anderes Signal, das zufällig jeweils Schaltglieder mit maximaler Verzögerungszeit durchläuft. Um dies zu verhindern, kann das Taktsignal eine solche Zeitspanne nach den anderen Signalen ausgesendet werden, daß es auch bei

sn ungünstigster Toleranzverteilung der Verzögerungszeiten in den Schaltgliedern nach dem Einschwingen des Signals mit maximaler Verzögerungszeit erscheint. Dadurch wird aber die maximale Übertragungsgeschwindigkeit der Signale, d. h. die schnellste Folge

)"> verschiedener Signale, sehr stark verringert, insbesondere wenn bei einem stark verzögert ausgesandten Taktsignal dieses gerade zufällig die Schaltglieder mit maximaler Verzögerungszeit durchläuft, wobei außerdem noch zu berücksichtigen ist, daß die Anzahl der

■w Peripheriegeräte und damil die A nzahl der Gruppen von Schaltgliedern sowie die Länge der dazwischenliegenden Leitungen nicht immer konstant sind.

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei der gewährleistet wird, daß selbst

4') bei einem mit den übrigen Signalen gleichzeitig ausgesandten Taktsignal auf der einen Leitung dieses auf keinen Fall an der Empfangsstelle früher erscheint, als die Signale auf den anderen Leitungen ihren eingeschwungenen Zustand erreicht haben, wobei die

>'· maximale Übertragungsgeschwindigkeit der Signale auf den Leitungen weitgehend ausgenut/i wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder Gruppe die Signale der einen Leitung parallel in jeder integrierten Halbleiterschaltung die

>'· gleiche Anzahl von Schaltgüedern durchlaufen wie die Signale der anderen Leitungen, daß die Ausgänge der integrierten Halbleiterschaltungen für die eine Leitung so miteinander verknüpft sind, daß das Signal auf dieser Leitung am zugehörigen Ausgang der Gruppe nicht

^hf> eher erscheint, als bis es alle integrierten Halbleiter-Schaltungen durchlaufen hat. Diese Maßnahmen beruhen im wesentlichen auf der Erkenntnis, daß Schaltglieder,- die in einer integrierten Halbleiterschaltung zusammengefaßt sind, untereinander wenig Streuung

der Vefzögerüngszeilen aufweisen. Das Taktsignal wird dann in jeder Gruppe um mindestens die Zeitspanne verzögert, wie die Signale mit maximaler Verzögerungszeit, jedoch nicht Wesentlich mehr. Auf diese

Weise erscheint das Taktsignal auch bei einer längeren Kette von Gruppen von Schaltgliedern nur kurze Zeit nach dem Einschwingen des Signals mit größter Verzögerungszeit, unabhängig von der Verteilung der Toleranzen.

Es ist zweckmäßig, daß in jeder Gruppe das erste Schaltglied ein Regenerierverstärker, insbesondere ein Schmitt-Trigger ist, und der Ausgang des Regenerierverstärkers für die eine Leitung mit dem Eingang eines Regenerierve^r5tärkers aller entsprechenden integrier- in ten Halbleiterschaltungen einer Gruppe verbunden ist Diese Regenerierverstärker erzeugen aus den Impulsen, die am Ende einer Leitung und damit am Eingang einer Gruppe durch Leitungskapazitäten und andere Einflüsse verzerrt erscheinen, wieder gute Rechteckimpulse. Um die Belastung der Taktsignale auf der einen Leitung zu begrenzen und um eine gewisse Sicherheit bei der Verzögerung des Taktsignals zu erreichen, wird dieses also um die Verzögerungszeit des direkt an diese eine Leitung für das Taktsignal angeschlossenen Regenerier-Verstärkers zusätzlich verzögert.

Es ist ferner zweckmäßig, daß in jeder Gruppe für jede Leitung auf den Regenerierverst^r-rker eine UND-Verknüpfungsschaltung folgt und die Ausgänge der entsprechend ausgebildeten Verknüpfungsschal tun- 2ϊ gen für die eine Leitung bis auf die direkt mit dem Regenerierverstärker für diese Leitung verbundene Verknüpfungsschaltung miteinander und mit einem Steuereingang der letzteren Verknüpfungsschaltung verbunden sind. Die UND-Verknüpfungsschaltung ist i» allgemein ohnehin aus Steuerungsgründen notwendig. Das Verknüpfungsgatter der einen Leitung für das Taktsignal kann in der angegebenen Weise dafü. verwendet werden, daß das Taktsignal erst nach der Verzögerungszeit der Halbleiterschaltung mit maxima- r> ler Verzögerung am Ausgang der Gruppe erscheint, wobei die Verzögerungszeit der Verknüpfungsschaltung für das Taktsignal als Sicherheit noch hinzugefügt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächste- « hend anhai J der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Teils der gesamten Anlage,

F i g. 2 schematisch den Aufbau einer Gruppe,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der t. Wirkung der Schaltung nach F i g. 2.

In Fig. 1 ist die zentrale Steuerlichen (CPU) I über eine Anzahl Leitungen 2 mit einem Peripheriegerät 3 verbunden. Über die Leitungen 2 werden Da:en, Steuersignale und ein Taktsignal übertragen. Da eine ">i> Übertragung von der zentralen Steuereinheit weg wie auch dazu hin möglich sein muß, können die Leitungen 2 aus zwei Leitungsgrupptn bestehen, die jeweils einer Übertragungsrichtung zugeordnet sind, oder es handelt sich um einen bidirektionalen Datenbus, bei dem jede Leitung bzw ein Teil der Leitungen Informationen wahlweise in einer von beiden Richtungen übertragen kann. Die Maßnahmen nach der Erfindung können in beiden Fällen angewandt werden, da die beiden Übertragungsrichtungen in der Gruppe 4 von Schalt- m> gliedern innerhalb des Peripheriegerätes 3 auf verschiedene Gruppen von Schaltgliedern aufgeteilt werden, Daher wird im folgenden nur die Übertragung in einer Richtung beschrieben.

In der Gruppe 4 Von Schältgliedern werden die von der zentralen Steuereinheit 1 kommenden Signale auf die Steuerung 5 des Peripheriegerätes 3 umgeleitet, wenn die Signale für dieses Peripheriegerät bestimmt sind, was durch nicht näher erläuterte Maßnahmen über die Leitung 6 gesteuert wird, oder anderenfalls über die Leitung 7 auf das nächste Peripheriegerät 8 übertragen. Dieses enthält ebenfalls eine Gruppe 9 von Schaltgliedern, die unter Steuerung des Signals auf der Leitung 11 die Signale auf den Leitungen 7 zur Steuerung 10 durchschalten oder über die Leitung 12 auf die nächsten, nicht mehr dargestellten Peripheriegeräte weiterleiten.

Ein Beispiel für den Aufbau der Gruppe 4 bzw. 9 von Schaltgliedern ist in F i g. 2 dargestellt Die Leitungen 20 bis 29 führen auf den Eingang je eines zugeordneten Regenerierverstärkers 40 bis 49, der beispielsweise als Schmitt-Trigger ausgebildet sein kann. Jeweils vier Regenerierverstärker sind in einer integrierten Halbleiterschaltung 60, 62 und 64 zusammengefaßt, wobei der Einfachheit halber nur bei der integrierten Halbleiterschaltung 60 alle vier Verstärker dargestellt sind. Die integrierten Halbleiterschaltungen 62 und 64 sind ebenso wie die Schaltung 60 aufgebaut Es können auch andere Anzahlen von Regenerierverstärkern jeweils in einer integrierten Halble'"rschaltung zusammengefaßt sein

Von den vier Regenerierverstärkern der integrierten Halbleiterschaltung 60 sind die ersten drei Verstärker 40 bis 42 mit den ankommenden Leitungen 20 bis 22 verbunden, während der vierte Regenerierverstärker 43 mit der internen Leitung 67 verbunden ist Entsprechend gilt dies auch für die integrierte Halbleiterschaltung 62. Lediglich bei der Schaltung 64 ist auch der vierte Regenerierverstärker 49 mit einer Leitung, und zwa^r mit der Leitung 29, verbunden.

Die Ausgänge der mit einer der Eingangsleitungen 20 bis 29 verbundenen Regenerierverstärker führen einerseits auf die in F i g. 1 gezeigte Steuerung 5 bzw. 10, wie in Fig. 2 durch die mit Pfeilen versehenen Leitungen angedeutet ist, und zum anderen führen die Ausgänge aller Regenerierverstärker 40 bis 49 auf den einen Steuereingang von UND-Verknüpfungsschaltungen 50 bis 59. von denen ebenfalls jewel's vier Verknüpfungsschaltungen in einer integrierten Halbleiterschaltung 61,63 und 65 zusammengefaßt sind. Die ar deren Steuereingänge der ersten drei Verknüpfungsschaltungen 50 bis 52, die die Signale der Leitungen 20 bis 22 über die Regenerierverstärker 40 bis 42 erhalten, sind mit einer Steuerleitung 66 verbunden. Dies gilt entsprechend für die integrierten Halbluterschaitungen 63 und 65, die genau gleich aufgebaut sind. Diese Steuerleitung 66 entspricht beispielsweise der Leitung 6 bzw. 11 in Fig. 1. Der andere Steuereingang des Verknüpfungsgliedes 53, das das Signal der Leitung 65 über den Regenerierverstärker 43 erhält, ist mit einer festen Signalspannung verbunden, die dem logischen Wert »1« entspricht und die Verknüpfungsschaltung 63 dauernd freigibt. Entsprechendes gilt auch für die integrierte Halbleiterschaltung 63. Die Ausgänge der Verknüpfungsschshungen, die ein Signa! von einem direkt mit einer der Eingangsleitungen 20 bis 29 verbundenen Regenerierverstärker erhalten, sind mit den ausgehenden Leitungen 70 bis 79 verbunden, die der in Fig. I dargestc'Ilen Vielfachleitung7entsprechen.

Der Ausgang der Verknüpfungsschaltung 53 der integrierten Halbleiterschaltung 61 ist mit dem entsprechenden Ausgang der Halbleiterschaltung 63 über die Leitung 68 galvanisch verbunden, und diese Leitung führt auf den anderen Steuereingang der Verknüpfungsschaltung 59, die am anderen Eingang das von der Leitung 29 über den Regenerierverstärker 49 kommende Taktsignal enthält Die direkte galvanische Verbin-

dung von Ausgängen von Verknüpfungsgattern ist zulässig, wenn diese entsprechend aufgebaut sind, und es wird dadurch erreicht, daß im dargestellten Beispiel auf der Leitung 68 erst dann ein Signal entsprechend der logischen »1« entsteht, wenn alle mit dem Ausgang an diese Leitung 68 angeschlossenen Verknüpfungsgatter dieses Signal erzeugen, d, h. auch das Verknüpfungsgatter mit der größten Verzögerungszeit. Dies gilt im Prinzip auch bei Regenerierverstärkern und Verknüpfungsgattern mit einer Ausgangs-Irivertiefstufe.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung soll anhand der Fig.3 näher erläutert werden. Darin sind die zeitlichen Signalverläufe dargestellt, die auf den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Leitungen auftreten, und am unteren Ende der Fig.3 ist eine Zeilskala dargestellt. Es wird angenommen, daß zum Zeitpunkt t_c auf allen Leitungen 20 bis 29 gleichzeitig ein Signal erschein«. Beispielsweise üurc'niiiuii das Signal auf der Leitung 20 den entsprechenden Regenefiervefstärker 60 und danach die entsprechende Verknüpfungsschaltung der integrierten Halbleiterschaltung 61, bis es auf der Leitung 70 mit einer Verzögerung erscheint, die durch die Summe der Verzögerungszeiten /6o und k\ der entsprechenden integrierten Halbleiterschaltungen bestimmt ist. Diese Verzögerungszeiten sind für alle Schaltglieder in der entsprechenden integrierten Halbleiterschaltung aufgrund des Herstellungsprozesses etwa gleich.

Das Signal der Leitung 23 durchläuft die integrierten Halbleiterschaltungen 62 und 63. bis es auf der Leitung 73 mit einer Verzögerung erscheint, die durch die Summe der Einzelverzögerungen ta und fo der entsprechenden Halbleiterschaltungen gegeben ist. Diese Verzögerungszeiten mögen entsprechend der Fig.3 größer sein als die der integrierten Halbleiter-Schaltungen 60 und 61. Die Summe der Verzögerungszeiten fet und /es, um die ein Signal auf der Leitung 26 verzögert auf der Leitung 76 erscheint, möge am

's geringsten sein.

Das Signal der Leitung 29 erscheint am Ausgang des Regenerierverstärkers 49 der integrierten Halbleiterschaltung 64 und damit auf der daran angeschlossenen Leitung 67 nach der Verzögerungszeit fo. Dieses Signal

ίο erscheint zwar auch an dem einen Steuereingang der Verknüpfungsschaltung 59, jedoch sperrt das logische Signal »0« auf der Leitung 68 diese Verknüpfungsschaltung, so daß der Ausgang 79 noch niedriges Potential hat. Das Signal auf der Leitung 67 durchläuft iun parallel die Hintereinanderschaltungen der integrierten Halbleiterschaltungen 60 und 61 sowie 62 und 63 und erscheint auf der Leitung 68 erst dann, wenn es die Reihenschaltung mit der größten Verzögerungszeit durchlaufen hai, und das ist im beschriebenen Beispiel

2ö die Summe der Verzögerungszeilen ki und /63 der entsprechenden Halbleiterschaltungen.

Erst in diesem Augenblick haben beide Eingänge der Verknüpfungsschaltung 59 das logische Signal »1«, und nach der Verzögerungszeit ks dieser integrierten Halbleiterschaltung erscheint dieses Signal dann auch auf der Leitung 79, und zwar zum Zeitpunkt /„. Dieser Zeitpunkt liegt mit Sicherheit nach dem Zeitpunkt, nach dem eiV-es der übrigen Signale mit der längsten Verzögerungszeit auf der zugehörigen Ausgangsleitung erscheint. Auf diese Weise wird also zuverlässig verhindert, daß das Taktsignal auf der Leitung 79 früher erscheint als irgendeines der übrigen Signale auf den zugehörigen Ausgangsleitungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum parallelen Übertragen von Signalen über mehrere parallele Leitungen, bei denen ein bestimmter Signalzustand auf der einen Leitung die Gültigkeit der Signale aui den anderen Leitungen anzeigt, wobei die Signale aller Leitungen parallel eine Anzahl Gruppen von Schaltgliedern durchlaufen und jede Gruppe für jede Leitung die gleiche Anzahl Schaltglieder enthält und in jeder Gruppe Schaltglieder für jeweils eine Anzahl Leitungen in einer einzigen integrierten Halbleiterschaltung zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Gruppe die Signale der einen Leitung (29) parallel in jeder integrierten Halbleiterschaltung (60—65) die gleiche Anzahl von Schaltgliedern (43, 53) durchlaufen wie die Signale der anderen Leitungen (20—28), daß die Ausgänge der integrierten Halbleiterschaltungen (61, 63, 65) für die eine Leitung (29) so miteinander verknüpft sind, daß das Signal auf dieser Leitung am zugehörigen Ausgang (79) der Gruppe (4, 9) nicht eher erscheint, als bis es alle integrierten Halbleiterschaltungen (60—65) durchlaufen hat.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Gruppe (4,9) das erste Schaltglied (40—49) ein Regenerierverstärker, insbesondere ein Schmitt-Trigger ist, und der Ausgang (67) des Regenerierverstärkers (49) für die eine Leitung (29) mit dem Eingang eines Regenerierverstärkers (43) aller entsprechenden integrierten Halbleiters Haltungen (60,62,64) einer Gruppe (4,9) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Gruppe (4, 9) für jede Leitung (20—29) auf den uegenerierverstärker (40-49) eine UND-Verknüpfungsschaltung (50-59) folgt und die Ausgänge der entsprechend ausgebildeten Verknüpfungsschaltungen (53) für die eine Leitung (29) bis auf die direkt mit dem Regenerierverstärker (49) für diese Leitung verbundene Verknüpfungsschaltung (59) miteinander und mit einem Steuereingang (68) der letzteren Verknüpfungsschaltung verbunden sind.