DE69311554T2 - Massenspeicherkarte mit eingangs- ausgangsfunktion. - Google Patents

Massenspeicherkarte mit eingangs- ausgangsfunktion.

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Description

  • Die abnehmbaren Massenspeicherkarten für Mikrorechner (oder Personairechner oder PC vom englischen "Personal Computer") sind kürzlich als Zubehör von Personalcomputern, vor allem für tragbare Computer, in Erscheinung getreten. Sie könnten in Zukunft die Disketten und andere Massenspeichermittel des magnetischen Typs ersetzen. Sie können als Massenspeicher mit ebenso großer Kapazität wie magnetische Disketten (Größenordnung: 1 Million Bytes) dienen; ihr Platzbedarf ist nicht größer (Kreditkartenformat, Dicke von 3 bis 5 mm); sie weisen einen viel schnelleren Zugriff auf (mehrere tausendmal schneller)
  • Sie können als Schreib-Lese-Speicher für Programme dienen, die vom Personalcomputer direkt ausgeführt werden können. In diesem Fall müssen sie im Gegensatz zu den magnetischen Massenspeichern nicht in den Schreib-Lese- Speicher (RAM) des PC geladen werden, uin anschließend ausgeführt zu werden. Die Programme, die sie enthalten, können direkt vom Personalcomputer ausgeführt werden.
  • Die Massenspeicherkarten, die manchmal auch PC-Karten genannt werden, enthalten mehrere Speicherchips und einen Verbinder (Buchsenverbinder mit 68 Anschlüssen gemäß der PCMCIA-Norm der "Personal Computer Memory Card International Association", 10308 East Duane Avenue Sunnyvale, Kalifornien) . Die Karte kann in einen entsprechenden (Steck-) Verbinder des Rechners eingesteckt werden. Die Verbindungen sind von der Art, daß der Speicher durch einen parallelen Eingangs/Ausgangs-Port des PC adressiert werden kann, entweder als ob der Speicher ein magnetischer Massenspeicher wäre oder als ob er eine Schreib- Lese-Speichererweiterung des Rechners wäre.
  • Es gibt außerdem Karten für Personalcomputer, die Kommunikationsfunktionen zwischen dem Rechner und der äußeren Umgebung besitzen und die somit nicht nur einen Verbinder enthalten, der dazu vorgesehen ist, die Verbindung mit dem Personalcomputer sicherzustellen, sondern außerdem Verbindungsmittel mit der äußeren Umgebung aufweisen. Diese Karten werden "Karten mit Eingabe/Ausgabe-Funktion" oder "Karten mit E/A-Funktion" genannt. Das typische Beispiel einer Kommunikationsfunktion ist das Modem, das durch einen ersten Verbinder mit dem Rechner und durch einen zweiten Verbinder mit einer Telephonleitung verbunden ist, um digitale Daten auf der Leitung zu senden. Ein anderes Beispiel einer Karte mit Kommunikationsfunktion wäre eine Nahzonenkarte, bei der die Kommunikation mit der äußeren Umgebung nicht durch einen Verbinder mit Hardware-Kontakten, sondern durch eine Funkverbindung in einer nahen Umgebung erfolgt.
  • Die vorhandenen Kommunikationskarten verwenden im allgemeinen den RS232C-Ausgang der Rechner, der digitale Daten in serieller Form liefert und an die Modem- oder Funkkommunikation gut angepaßt ist; oder aber die Kommunikationskarten sind direkt im Rechner montiert und weisen nicht die Form von Einsteckkarten auf.
  • Speziell für tragbare Rechner und allgemeiner immer dann, wenn Platz eingespart werden soll, wird bevorzugt, daß die Peripheneelemente einsteckbar angebracht sind und nur bei Bedarf verwendet werden.
  • Es kann außerdem auf die Dokumente EP 0 275 510 und WO 90/13096, in denen Mikroprozessor-Karten für Kreditkarten verwendet werden, sowie auf das Dokument EP 0 383 518 Bezug genommen werden, in dem eine Mikroprozessor-Karte das Laden eines Programms in einen internen Speicher ermöglicht, wobei dieses Laden mittels des Mikroprozessors der Karte und mittels eines in deren ROM- Speicher abgelegten Anderungsprogramms erfolgt.
  • Gemäß der Erfindung ist daran gedacht worden, daß der Speichererweiterungsverbinder, der in zahlreichen Rechnern, insbesondere in tragbaren Rechnern, vorhanden ist, verwendet werden könnte, um Karten einzustecken, die eine beliebige Kommunikationsfunktion besitzen, ohne daß irgendein Kommunikationsprotokoll-Problem wegen der Verwendung dieses Verbinders auftritt, obwohl der Verbinder normalerweise hierzu nicht vorgesehen ist, weil er normalerweise für die Bildung einer Speichererweiterung des Rechners dient.
  • Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Karte, die in einen Rechner einsteckbar ist, umfaßt:
  • - einen internen Mikroprozessor;
  • - einen Verbinder, der das Einstecken der Karte in den Rechner ermöglicht;
  • - nichtflüchtige Speicher, die insbesondere durch den Rechner ausführbare Arbeitsprogramme und Formatdaten, die die Organisationsstruktur der Dateien des Speichers der Karte betreffen, enthalten;
  • - ein flüchtigen Speicher (MV), der mit dem internen Mikroprozessor über einen Adreßbus (AD2), einen Datenbus (BD2) und einen Steuersignalbus (SC2) verbunden ist, wobei dieser Speicher einen physischen, reservierten Platz für die Zwischenspeicherung von von dem Rechner nach außen oder von außen an den Rechner zu übertragenden Daten umfaßt, wobei die Adresse dieses physischen Orts und der Name der Datei für diesen physischen Ort im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind;
  • - wobei auf diese Speicher vom Rechner über einen Adreßbus, einen Datenbus und einen Steuersignalbus zugegriffen werden kann, wobei diese drei Busse vom Verbinder ausgehen.
  • Diese Daten können die Informationen selbst oder Informationsübertragungsbefehle sein, wie später deutlich wird, d. h. in der Schnittstellendatei können beispielsweise Einsen oder Nullen (auszutauschende Daten) oder aber Übertragungsbefehle für 1 und Übertragungsbefehle für abgelegt sein.
  • Diese Kommunikationskarten-Struktur arbeitet somit unter Beibehaltung des normalen Signalaustausch-Protokolls, das zwischen dem Rechner und den externen Speichern verwendet wird: Lese-/Schreib-Signale, Chipauswahl, Adreßbus, Datenbus usw. Es brauchen keine spezifischen Signale hinzugefügt werden, die für die Kommunikation mit der äußeren Umgebung bestimmt sind, wie dies normalerweise erforderlich ist.
  • Es wird somit der minimale Standard für einen Datenaustausch mit einem Speicher verwendet, ohne daß andere spezifische Signale hinzugefügt werden, die den Nachteil besäßen, jedesmal vom Typ der beabsichtigten Kommunikation (Modem, Fax, Funknetz usw.) abzuhängen.
  • Es wird angemerkt, daß die Schnittstellendatei im flüchtigen Speicher nur temporäre Daten oder Befehle enthält und keinerlei Sicherungsbatterie oder -zelle erfordert; die Daten, die im Speicher gehalten werden müssen (Organisation der Dateien, Funktionsprogramme der Karte) befinden sich im nichtflüchtigen Speicher (ROM, EPROM, EEPROM, Flash-EPROM).
  • Die Erfindung wird genauer anhand von Karten gemäß der PCMCIA-Norm beschrieben, sie kann jedoch offensichtlich mit anderen Normen von in einen Mikrorechner einsteckbaren Speicherkarten verwendet werden.
  • Es wird deutlich werden, daß die Erfindung nicht die Verwirklichung einer Kommunikationskarte vorschlägt, deren einzige Besonderheit darin besteht, einen Verbinder mit dem gleichen Format wie jenes einer PCMCIA-Speicherkarte zu haben; die Erfindung schlägt vielmehr vor, die Karte in der Weise zu verwirklichen, daß sie in den PCMCIA-Verbinder eingesteckt werden kann, der bereits am Rechner vorhanden ist und dessen Funktion eine Verbindungsfunktion mit einem externen Speicher bleibt.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
  • - Fig. 1 eine Ansicht einer Speicherkarte im PCMCIA- Standard ist;
  • - Fig. 2 den internen Aufbau der Kommunikationskarte gemäß der Erfindung schematisch zeigt;
  • - Fig. 3 die Verteilung der Funktionen zwischen dem nichtflüchtigen Speicher und dem flüchtigen Speicher gemäß der Erfindung zeigt.
  • In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Massenspeicherkarte für einen Mikrorechner im PCMCIA-Standard gezeigt; es handelt sich um eine Karte, deren Format fast dasjenige einer Kreditkarte ist (Oberfläche von ungefähr 5 cm x 8 cm), mit einer größeren Dicke (im allgemeinen 3 bis 5 mm, mit einem Verbinder (Bezugszeichen 12) am Ende der Karte, der in einen komplementären Verbinder eines Mikrorechners einsteckbar ist.
  • Die Erfindung ist für Karten interessant, deren Funktion darin besteht, den Austausch von Daten zwischen dem Mikrorechner und der äußeren Umgebung zu ermöglichen. Diese Karte enthält somit elektronische Schaltungen, die die Ausführung dieses Austausches ermöglichen, und insbesondere einen zusätzlichen Verbinder. Falls die Kommunikation mit der äußeren Umgebung auf elektromagnetischem Weg erfolgt (Hochfrequenz mit Ultrakurzwellen, Höchstfrequenzen mit Kurzwellen bis Millimeterwellen), enthält die Karte dann keinen eigentlichen zusätzlichen Verbinder, sondern eine Funksende-/Funkempfangsantenne, die die Funktion dieses Verbinders erfüllt.
  • Eine Kommunikationskarte gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 schematisch gezeigt. Es handelt sich um eine Karte, die Speicher MNV, MV und einen Mikroprozessor MP enthält. Die Speicher sind von zwei Typen, nämlich flüchtige Speicher (RAM) und nichtflüchtige Speicher (ROM oder EPROM oder EEPROM oder Flash-EPROM in der derzeitigen Technik). In der Figur sind ein einziger nichtflüchtiger Speicher MNV und ein einziger flüchtiger Speicher MV dargestellt, selbstverständlich kann jedoch jeder dieser Speicher mittels mehrerer Chips mit integrierten Schaltungen verwirklicht sein, falls die geforderte Speicherkapazität für einen einzigen Chip zu hoch ist.
  • Der Mikroprozessor führt unter der Steuerung von Programmen, die in seinem eigenen Programmspeicher R (ROM) gespeichert sind, Aufgaben aus. Diese Programme umfassen Programme, die den Datenaustausch zwischen der Karte und der äußeren Umgebung über einen Verbinder CNX ermöglichen. Der Mikroprozessor ist mit dem Verbinder CNX über eine Schnittstellenschaltung IF1 verbunden.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante könnten die Steuerpro gramme des Mikroprozessors in den nichtflüchtigen Speicher MNV eingetragen sein. Der Mikroprozessor wäre dann mit diesem Speicher über einen Adreßbus und einen Datenbus in der gleichen Weise wie mit dem Programmspeicher R verbunden.
  • Der flüchtige Speicher MV und der nichtflüchtige Speicher MNV können über den Verbinder CNC (der dem Verbinder 12 von Fig. 1 entspricht), der in den komplementären Verbinder CNP des Mikrorechners eingesteckt ist, direkt mit dem Mikrorechner PC kommunizieren. Der Mikroprozessor MP kann jedoch nicht direkt mit dem Mikrorechner kommunizieren.
  • In Fig. 2 sind diese Kommunikationsmöglichkeiten schematisch dargestellt: Der interne Mikroprozessor ist mit dem flüchtigen Speicher über einen Adreßbus AD2, einen Datenbus BD2 und einen Steuersignalbus SC2 verbunden. Auf die Speicher kann außerdem vom Personalcomputer PC über einen Adreßbus AD, einen Datenbus und einen Steuersignalbus zugegriffen werden, wobei diese drei Busse vom Verbinder CNC ausgehen.
  • Gemäß der Erfindung verhält sich die Karte aus Sicht des Mikrocomputers wie eine Speicherkarte: Sie enthält temporäre und residente Speicherdateien und eine Organisationsstruktur dieser Dateien, die genau jener gleicht, wenn diese elektronische Karte nichts anderes als eine flexible Magnetdiskette oder eine Festplatte wäre.
  • Darüber hinaus ist die Funktion der Speicher MNV und MV in der folgenden Weise bestimmt: Der nichtflüchtige Speicher enthält nicht nur vom Mikrocomputer PC ausführbare Programme, sondern außerdem sämtliche Daten für die Organisation der Speicher der Karte, d.h. die Daten, die dem Mikrocomputer PC ermöglichen, daraus die Organisation zu ermitteln (ebenso wie eine Magnetdiskette auf ihren ersten Spuren allgemeine Daten bezüglich der Organisation der Dateien der Diskette enthält)
  • Wenn insbesondere auf die herkömmliche Organisation von Dateien von Massenspeichern in den unter dem System DOS arbeitenden Mikrocomputern Bezug genommen wird, können die Daten der Speicherorganisation im allgemeinen enthalten:
  • - eventuell eine Identifizierungsdatei ID, durch die der Mikrocomputer wissen kann, mit welchem Kartentyp er verbunden ist;
  • - eine BOOT-Datei, d. h. eine sogenannte Ureingabedatei,
  • - eine FAT-Datei, d. h. eine sogenannte Datenzuweisungstabelle, die den Belegungsplan des Speichers durch sämtliche Dateien, d. h. den physischen Ort der verschiedenen Dateien, definiert,
  • - eine DIR-Datei, die das Wurzelverzeichnis bildet, das Verweise auf die Dateien enthält: Die Dateinamen (Name und Erweiterung), die Dateigröße, Datum und Stunde der Erzeugung oder der Veränderung der Datei, eventuelle Dateiattribute (versteckte oder nichtversteckte Datei usw.),
  • - eine BIO-Datei, die eine Systemdatei ist, auf die der Anwender nicht zugreifen kann,
  • - und schließlich sämtliche Nutzdateien, wovon sich die meisten im nichtflüchtigen Speicher befinden und wovon wenigstens eine sich im flüchtigen Speicher befindet. Unter diesen Dateien kann sich selbstverständlich eine Startdatei (AUTOEXEC.BAT) befinden, die die ausführbaren Dateien sucht, die den Beginn der Anwendung ermöglichen.
  • Folglich enthält die Karte gemäß der Erfindung alle diese Organisationsdaten im nichtflüchtigen Speicher MNV, ferner sind auch die Funktionsprogramme, die direkt vom Mikrocomputer ausführbar sind (oder in bestimmten Fällen nahezu alle Funktionsprogramme) ebenfalls im nichtflüchtigen Speicher. Der Name, der physische Ort und besondere Attribute jeder Programmdatei befinden sich daher im nichtflüchtigen Speicher.
  • Schließlich befinden sich im nichtflüchtigen Speicher die Organisationsdaten, die eine Schnittstellendatei FI betreffen; der Name dieser Datei ist in der nichtflüchtigen Datei DIR gespeichert, wobei die Adresse ihres physischen Orts in der nichtflüchtigen Datei (FAT) definiert ist; der physische Ort dieser Schnittstellendatei befindet sich im flüchtigen Speicher MV.
  • Diese Schnittstellendatei dient der vorübergehenden Speicherung von Daten, die vom Rechner PC an die äußere Umgebung oder von der äußeren Umgebung an den Rechner über die Karte übertragen werden sollen, oder eventuell der vorübergehenden Speicherung von Datenübertragungsbefehlen (d. h., daß die Datei, anstelle Daten 1 oder 0 zu enthalten, Befehle wie etwa "Übertragung von 1", "Übertragung von 0", usw. empfangen kann, die vom internen Mikroprozessor interpretiert werden können)
  • Der flüchtige Speicher MV ist ein Speicher mit doppeltem Zugriff: Der Rechner PC kann Daten oder Befehle, die vom internen Mikroprozessor interpretiert werden könnten, in ihn schreiben oder von ihm lesen, außerdem kann der interne Mikroprozessor MP ebenfalls Daten oder Befehle unter der Steuerung von Lese- oder Schreibprogrammen, die in seinem eigenen Programmspeicher R enthalten sind, in ihm lesen oder in ihn schreiben. Der nichtflüchtige Speicher kann je nach Fall ein Speicher mit doppeltem Zugriff sein oder nicht.
  • Die Funktionsweise der Kommunikationskarte ist dann beispielsweise die folgende: Der Rechner PC kann versuchen, in die Schnittstellendatei eine nach außerhalb zu übertragende Dateneinheit oder einen Datenübertragungsbefehl zu schreiben. Diese Schreiboperation kann vom internen Mikroprozessor MP erfaßt werden. Dieser letztere wird durch diese Erfassung aktiviert. Er beginnt dann mit der Ausführung seines internen Programms unter der Steuerung des nichtflüchtigen Speichers. Dieses Programm ist beispielsweise ein Programm für die Übertragung der von der Schnittstellendatei empfangenen Dateneinheit an die äußere Umgebung (durch den Verbinder CNX). Der Mikroprozessor liest somit die in die flüchtige Datei des Speichers MV geschriebenen Daten und überträgt sie an den Verbinder CNX über die Schnittstellenschaltung. Wenn die Aufgabe beendet ist, gibt der Mikroprozessor die Kontrolle an den Mikrocomputer weiter. Wenn es sich umgekehrt um den Empfang von Daten und um deren Übertragung an den Rechner handelt, führt der Mikroprozessor ein Programm für die Übertragung in entgegengesetzter Richtung aus, schreibt die Daten in die flüchtige Datei des Schnittstellenspeichers und gibt die Kontrolle an den Rechner ab, damit dieser sie lesen kann.
  • Die Kommunikation zwischen dem Rechner PC und der Karte ist daher ausschließlich die Standard-Kommunikation einer Speicherkarte, die das Lesen oder Schreiben in ausgewählte(n) Dateien, im vorliegenden Fall vor allem in der (die) Schnittstellendatei FI, ermöglicht.
  • Es ist nicht erforderlich, im Kommunikationsprotokoll zwischen dem Rechner und der Karte andere Signale als jene für den Austausch mit einer einfachen Speicherkarte vorzusehen: Adreßbus, Datenbus, Lese-Schreib-Signal, Einheitenauswahlsignal usw. Von nun an kann somit der Speichererweiterungsverbinder des Rechners PC auch zum Einstecken einer Kommunikationskarte (Modem, Fax usw.) verwendet werden.
  • Diese Kommunikationskarte enthält zugleich den nichtflüchtigen Speicher und den flüchtigen Speicher wie viele Speicherkarten, im Gegensatz zu diesem letzteren erfordert sie jedoch keine Zelle oder Batterie, um den Inhalt des flüchtigen Speichers zu sichern. Sie enthält nämlich keine Daten, die nach der Verwendung gehalten werden müssen. Sie enthält im Prinzip nur die Daten oder Befehle, die nach und nach zwischen dem Rechner und der äußeren Umgebung übertragen werden.
  • Eine besondere Anwendung der vorliegenden Erfindung neben der Kommunikation mit einer Telephonleitung ist die folgende: Die Kommunikationskarte ist ein Kreditkartenleser mit bündigen Kontakten, d.h., daß die Karte nicht nur einen Verbinder enthält, der in einen entsprechenden Verbinder des Rechners einsteckbar ist, sondern daß sie außerdem einen Verbinder mit sechs oder acht Kontakten enthält, der eine flache Chipkarte im Kreditkartenformat mit sechs oder acht bündigen Kontakten aufnehmen kann. Durch das erfindungsgemäße System kann beispielsweise der Inhalt der Karte mit bündigen Kontakten gelesen werden oder es können vom Mikrorechner Programme ausgeführt werden, die in dieser Karte enthalten sind, oder es kann in die Karte mit bündigen Kontakten geschrieben werden usw.
  • Beispielsweise kann die Funktionsweise die folgende sein: Der Rechner schreibt in die Schnittstellendatei einen Befehl für den internen Mikroprozessor; dieser Befehl kann sein: "Lesen von vier Bytes des Speichers der Karte mit bündigen Kontakten". Der Mikroprozessor, der durch dieses Schreiben "aufgeweckt" wird, interpretiert diesen Befehl. Die gelesenen Bytes werden an eine Datei des flüchtigen Speichers übertragen und können vom Rechner gelesen werden.
  • Die somit von der äußeren Umgebung über den Verbinder CNX wiedergewonnenen Daten können dann entweder in derselben Schnittstellendatei FI wie die Daten oder Befehle, die vom Rechner PC ausgesendet werden, oder in einer anderen Datei, die sich ebenfalls im flüchtigen Speicher MV befindet, abgelegt werden. Diese andere Datei besitzt ebenfalls ihre Organisationsparameter (Name, Erweiterung, Ort, usw.), die im nichtflüchtigen Speicher MNV abgelegt sind.
  • In einem besonderen Ausführungsbeispiel enthält der flüchtige Speicher MV eine erste Datei, die dazu vorgesehen ist, vom internen Mikroprozessor interpretierbare Befehle zu empfangen, sowie eine zweite Datei, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Mikrorechner PC und der äußeren Umgebung auszutauschende Daten zu enthalten.

Claims (3)

1. Kommunikationskarte, die in einen Rechner einsteckbar ist, wobei die Karte umfaßt:
- einen internen Mikroprozessor (MP);
- einen Verbinder (CNC), der das Einstecken der Karte in den Rechner ermöglicht;
- nichtflüchtige Speicher (MNV), die insbesondere durch den Rechner ausführbare Arbeitsprogramme und entsprechend der Organisationsstruktur der Speicherregister der Karte formatierte Daten, beinhalten;
- einen flüchtigen Speicher (MV), der mit dem internen Mikroprozessor über einen Adreßbus (AD2), einen Datenbus (8D2) und einen Steuersignalbus (SC2) verbunden ist, wobei dieser Speicher einen physikalischen, reservierten Platz für die Zwischenspeicherung von von dem Rechner nach außen oder von außen an den Rechner zu übertragenden Daten umfaßt, wobei die Adresse dieses physikalischen Ortes und der Name des Registers für diesen physikalischen Ort im nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind;
- wobei die Speicher vom Rechner über einen Adreßbus (AD), Datenbus (BD) und Steuersignalbus (SC) zugänglich sind, wobei diese drei Busse über den Verbinder (CNC) ausgegeben werden.
2. Kommunikationskarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zusätzlichen Verbinder (CNX) umfaßt, der die Kommunikation zwischen der Karte und der Außenwelt ermöglicht.
3. Kommunikationskarte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Verbinder ein Verbinder zur Verbindung mit einer Chipkarte mit hervortretenden Kontakten ist, und daß die Programme im nichtflüchtigen Speicher Programme zum Lesen und/oder Schreiben von Daten auf der Chipkarte umfassen.
DE69311554T 1992-07-09 1993-07-07 Massenspeicherkarte mit eingangs- ausgangsfunktion. Expired - Lifetime DE69311554T3 (de)

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EP (1) EP0649547B2 (de)
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