DE4037578A1 - Microcomputer-system - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Microcomputer-System, und insbesondere
ein solches Microcomputersystem, das die Leistungsaufnahme senken
kann.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Micro
computer-Systems.
In der Figur ist mit der Bezugszahl 1 ein Microcomputer-System,
wie etwa ein Personalcomputer und Überwachungseinrichtungen und
dgl. gezeigt, das folgendes umfaßt: Eine Prozessoreinheit 5 (nach
stehend als Microprozessoreinheit (MPU) bezeichnet), die eine
zentrale Verarbeitungseinheit (nachstehend als CPU bezeichnet) 2
und einen Puffer 4 umfaßt, welcher mit der CPU 2 über einen
internen Bus 3 verbunden ist, periphere Geräte mit einem Lese
speicher ROM 7 als externe Speichereinrichtung, der mit dem
Puffer 4 über einen externen Bus 6 verbunden ist, mit einem
Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 8 und mit einer Eingabe/Aus
gabe-Einheit 9 (nachstehend als I/O-Einheit bezeichnet) wie etwa
einem parallelen Port und einem seriellen Port, einen Zeitgeber
12, der mit der MPU 5 verbunden ist, und eine Überwachung 13, die
mit dem externen Bus verbunden ist und einen Zähler aufweist. Die
MPU 5 und die peripheren Geräte 7 bis 9 umfassen jeweils hoch
integrierte Einzelchips (one-chip LSIS). Die CPU 2 betreibt den
externen Bus 6 über den Puffer 4 zum Lesen von in dem ROM 7 ge
speicherten Programmen und zum Schreiben und Lesen von Daten und
Anwenderprogrammen in den bzw. aus dem RAM 8. Darüber hinaus gibt
sie Daten an die externen Geräte bzw. nimmt Daten von diesen auf,
und zwar über die I/O-Einheit 9.
Das Microcomputer-System 1 muß in dem ROM 7 und dem RAM 8 ge
speicherte Programme und Daten auslesen, um die Programme über
die CPU 2 auszuführen. Zu diesem Zweck wird eine Adresse des ROM
7 oder des RAM 8, an der solch ein Programm gespeichert ist, über
den internen Bus 3, den Puffer 4 und den externen Bus 6 an den
ROM 7 oder den RAM 8 abgegeben. Der ROM 7 oder der RAM 8 gibt das
Programm oder die Daten, welche darin an der vorherigen Adresse
gespeichert sind, an den externen Bus 6, der wiederum von
der CPU 2 über den Puffer 4 und den internen Bus 3 ausgelesen
wird. Wenn die CPU 2 irgendeine Verarbeitung ausführt, die dem
Programm oder den Daten entspricht, und Daten an die peripheren
Geräte 7 bis 9 abgibt, werden darüber hinaus die Daten wiederum
durch den internen Bus 3, den Puffer 4 und den externen Bus 6
abgegeben.
Das gemäß vorstehender Erläuterung aufgebaute bekannte Micro
computer-System muß immer dann auf den externen Bus 6 zugreifen,
wenn die peripheren Geräte 7 bis 9 angeschaltet sind, wobei mehr
Leistung als erforderlich aufgenommen wird. Um es als System zu
betreiben, ist es darüber hinaus notwendig, zu jeder Zeit Daten
einzugeben/auszugeben, so daß es unmöglich ist, die Energiever
sorgung der peripheren Geräte 7 bis 9 abzuschalten oder die
Spannung zu reduzieren oder aber die aufgenommene Leistung des
gesamten Systems zu beschränken.
Um diese Probleme des Standes der Technik zu lösen, liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Microcomputersystem zu
schaffen, das zu einer Verringerung der Leistungsaufnahme fähig
ist.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem Micro
computer-System nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Im folgenden ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbei
spiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen mit
weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Microcomputer-Systems
nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 und 3 Schaltbilder einer Reduziereinrichtung für die
Leistungsaufnahme, einer Schalteinrichtung bzw.
eines Puffers;
Fig. 4 und 5 Darstellungen eines Zustandswechsels des Micro
computersystems und ein Flußdiagramm desselben
in einem Energiesparbetrieb; und
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Micro
computer-Systems.
Im folgenden ist unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 ein
Microcomputer-System nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
erläutert. Für entsprechende Elemente sind die gleichen Bezugs
zeichen wie in Fig. 6 gewählt und eine Beschreibung ist insofern
nicht nochmals gegeben.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszahl 10 einen internen RAM als interne
Speichereinrichtung, der mit einer CPU 2 über einen internen Bus
3 in einer MPU 5 verbunden ist. Bezugszahl 11 bezeichnet eine
Reduziereinrichtung für die Leistungsaufnahme zum Überwachen von
Schalteinrichtungen 11a, 11b, die jeweils zwischen peripheren
Geräten 7 bis 9 und einer Eingangsenergieversorgung liegen, wobei
die Einrichtungen von der CPU 2 über den internen Bus 3, einen
Puffer 4 und einen externen Bus 6 überwacht werden. Die Reduzier
einrichtung 11 für die Leistungsaufnahme und die Schaltein
richtungen 11a, 11b umfassen jeweils einen Ausgangsport (in diesem
Fall ein Flip-Flop) und Transistoren, wie dies in Fig. 2 gezeigt
ist. Der Puffer 4 umfaßt eine Trenneinrichtung 4a zum Verbinden
mit und Trennen von dem externen Bus 6 sowie mehrere Dreistufen-
Puffer (Tri-State-Buffers), wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Nachstehend ist der Betrieb des Ausführungsbeispieles unter Bezug
nahme auf die Fig. 4 und 5 erläutert, in denen ein Zustands
übergang des Microcomputer-Systems nach dem Ausführungsbeispiel
gezeigt und ein Flußdiagramm desselben in einem Energiesparbetrieb
dargestellt ist. Wird die Energieversorgung in einem Systemunter
brechungszustand A eingeschaltet, wechselt der Betrieb in einen
normalen Modus D, um das Microcomputersystem 1 für die normale
Verarbeitung zu starten. Dabei geht das Microcomputersystem 1
mittels eines Programmes oder mittels Befehlen von einer externen
Einrichtung in den Energiesparbetrieb C über. In dem
Energiesparbetrieb C wird in Schritt S1 festgestellt, ob der
externe Bus 6 in einem Zustand ist, in dem er zu trennen ist, wie
dies in Fig. 5 gezeigt ist. Ist der externe Bus 6 in einem Zu
stand, in dem er zu trennen ist, wird in Schritt S2 ein Programm,
das nur in der MPU 5 auszuführen ist, von dem ROM 7 oder dem RAM
8 über den externen Bus 6, den Puffer 4 und den internen Bus 3
gelesen und in dem internen RAM 10 gespeichert. Sodann wird in
Schritt S3 die Reduziereinrichtung 11 für die Leistungsaufnahme
durch Befehle von der CPU 2 betrieben, um die Schalteinrichtungen
11a, 11b auf geringe Leistungsaufnahme zu schalten. Genauer gesagt
wird die Energieversorgung des ROM 7 ausgeschaltet und die
Energieversorgungen des RAM 8 und der I/O-Einrichtung 9 werden im
Hinblick auf ihre Ausgangsspannungen auf Pegel abgesenkt, bei
denen Daten in dem RAM 8 und der I/O-Einrichtung 9 nicht gelöscht
werden, und zwar beispielsweise von 5 Volt, einer normalen
Spannung, auf 3 Volt, einer Energiesparspannung. In Schritt S4
wird die Trenneinrichtung 4a des Puffers 4 von der CPU 2 ange
steuert, um die MPU 5 von dem externen Bus 6 zu trennen. Ferner
wird in Schritt S5 das Programm nur im inneren der MPU 5 ausge
führt. Dadurch muß nicht auf den externen Bus 6 zugegriffen
werden, was viel Energie kostet, und die Leistungsaufnahme im
Hinblick auf die peripheren Einrichtungen 7 bis 9 ist ebenfalls
reduziert, so daß die Leistungsaufnahme des Gesamtsystems re
duziert werden kann. In Schritt S6 wird darüber hinaus festge
stellt, ob das in den internen RAM 10 gelesene Programm
komplettiert ist. Falls ja, wird in Schritt S7 der Puffer 4 an den
externen Bus 6 angeschlossen und die peripheren Einrichtungen 7
bis 9 werden in den ursprünglichen Betriebszustand zurückversetzt,
d. h. von dem Energiesparbetrieb C in den Normalbetrieb B, wie
dies in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn darüber hinaus die Energiever
sorgung einmal in dem Energiesparbetrieb C abgeschaltet ist,
wechselt der Betrieb in den Systemunterbrechungszustand A. Wenn
dann die Energieversorgung wieder eingeschaltet wird, wird das
System in dem normalen Betrieb B gestartet.
Obwohl gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel der interne RAM
10 als interne Speichereinrichtung vorgesehen ist, ist die
Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann dann, wenn
das Programm und die Daten, die in dem Energiesparbetrieb C abzu
arbeiten sind, begrenzt sind, ein interner ROM vorgesehen sein,
in dem vorher diese Programme und Daten gespeichert worden sind.
Somit können solche Programme und Daten durchgehend in der MPU 5
plaziert sein.
Bei dem Microcomputersystem nach der Erfindung speichert, wie
beschrieben, die interne Speichereinrichtung in der Prozessorein
richtung ein Programm oder Daten. Dadurch ist das Microcomputer
system nur mit der Prozessoreinrichtung betreibbar, und zwar auch
dann, wenn der externe Bus durch die Trenneinrichtung des Puffers
abgetrennt ist. Somit ist eine Leistungsaufnahme wegen des Zu
griffs auf den externen Bus durch das Abtrennen des externen
Busses durch den Puffer eliminiert und die Leistungsaufnahme in
Eingangsenergieversorgungen für die peripheren Geräte ist durch
die Steuerung der Reduziereinrichtung für die Leistungsaufnahme
durch die Prozessoreinrichtung vor dem Abtrennen des externen
Busses reduziert. Somit kann die Leistungsaufnahme des gesamten
Systems reduziert werden.
Claims (6)
1. Microcomputer-System (1) das umfaßt:
- a) eine Prozessoreinrichtung (5) mit einer zentralen Verarbeitungseinrichtung CPU (2) und einem Puffer (4), der mit der CPU (2) über einen internen Bus (3) verbunden ist;
- b) periphere Einrichtungen (7, 8, 9), wie etwa externe Speichereinrichtungen (7, 8) und Daten eingangs-/Ausgangs-Einheiten (9), die durch den Puffer (4) und einen externen Bus (6) ange schlossen sind;
- c) wobei die Prozessoreinrichtung (5) eine interne Speichereinrichtung (10) aufweist, die mit der CPU (2) über den internen Bus (3) verbunden ist; und
- d) der Puffer (4) eine Trenneinrichtung (4a) zum Abtrennen von und Verbinden mit dem externen Bus (6) und eine Reduziereinrichtung (11) für die Leistungsaufnahme umfaßt, die von der Prozessoreinrichtung (5) überwacht wird, zum Reduzieren der Leistungsaufnahme einer Eingangs energieversorgung der peripheren Einrichtungen (7, 8, 9).
2. Microcomputer-System (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Programm, das nur in der
Prozessoreinrichtung (5) auszuführen ist, in der
internen Speichereinrichtung (10) gespeichert ist und
die peripheren Einrichtungen (7, 8, 9) durch die
Reduziereinrichtung (11) für die Leistungsaufnahme in
einen Energiesparbetrieb verbracht werden, und zwar
vor Ausführung des Programmes, und danach die Trenn
einrichtung (4a) zwischen der Prozessoreinrichtung (5)
und dem externen Bus (6) trennt.
3. Microcomputer-System (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die interne Speicherein
richtung (10) einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff
RAM umfaßt.
4. Microcomputer-System (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die interne
Speichereinrichtung (10) einen Lesespeicher ROM umfaßt.
5. Microcomputer-System (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn
einrichtung (4a) unter Verwendung eines Dreistufen-
Puffers als Puffer (4) realisierbar ist.
6. Microcomputer-System (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierein
richtung (11) für die Leistungsaufnahme eine Schaltein
richtung (11a, 11b) zum Schalten der Eingangsenergie
versorgung einer jeden peripheren Einrichtung
(7, 8, 9) in den Normalbetrieb und den Energiesparbe
trieb umfaßt und daß die Schalteinrichtung (11a, 11b)
überwacht ist.
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