TW413776B - Processor or core logic unit with internal register for peripheral status - Google Patents

Description

413776 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 ________B7五、發明説明（Ί ) ' 發明領域 本發明係關一種電腦系統的周邊裝置，更特定的係有 關一種位於核心邏輯單元或處理器的中心化暫存器，用以 保持電腦系統之周邊裝置的狀態資訊。 相關發明 ‘ 典型的電腦系統包括一中央處.理單元，其耦合於多個 周邊裝置或與這些裝置通訊。周邊裝置可包括：資料儲存 裝置，如磁碟機或磁帶機；資料輸入裝置，如鍵盤或滑鼠 ;資料輸出裝置，如視頻顯示器或音頻揚聲器；及通訊裝 置’如網路界面控制器。一周邊裝置經常需要中央處理單 元的留意，以便在中央處理單元及周邊裝置間傳送資料， 或是控制並操作該周邊裝置。此留意通常由一中斷來觸發 ’其由周邊裝置送至中央處理單元，以中斷中央處理單元 的一般處理程序。在一中斷中，中央處理單元暫緩一般的 處理程序，並執行一段“中斷服務常式“，以執行周邊裝 置所需的服務。一旦完成中斷服務常式，中央處理單元回 復一般的處理。 許多電腦系統使用分配式中斷架構，其中多數個周邊 裝置可致能相同的中斷訊號。一種共用的分配式中斷訊號 爲雛菊鏈式架構，其中周邊裝置經由一條或多條中斷線， 鏈結在一起。當此鏈中的任何周邊裝置產生一中斷訊號時 |此中斷訊號通經此鏈，最後到達中央處理單元。在另一 共用的分配式中斷架構中，周邊裝置分享一共用的中斷匯 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（2丨0Χ撕公嫠） _ 4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

D 裝 、-口 -線· 413776 A7 B7 五、發明説明泛) 流線’周邊裝置可藉由確立此中斷線的所有權來將中斷訊 號傳送至處理器。 一分配式中斷架構具有諸多優點。第一，其非常簡單 :典型的分配式中斷架構僅需少數的訊號線來傳送中斷訊 號。且其可以擴充，允許外加的周邊裝置整合至系統而無 須增加中斷訊號線。 然而’分配式中斷架構亦存在一主要的缺點。其需要 中央處理單元決定哪一周邊裝置需要處理。因此，中央處 理單元必須詢訊每一周邊裝置，以便決定哪—周邊裝置需 要服務。 此一詢訊程序有時非常的耗時。中央處理單元必須詢 訊系統中的所有周邊裝置，即使在一定的時間下，僅有一 周邊裝置要求服務。由於C P U必須執行多個匯流排的處 置以詢訊周邊裝置，因而降低了 C P U的效率，且在高性 能電腦中’每一匯流排的處置會須要大量的c P U週期。 詢訊的方式亦會以大量的詢訊存取而繫拌住周邊匯流排。 進一步的，詢訊增加了中斷服務所需的時間。對於需要即 時服務的周邊裝置，此可能會造成問題。例如，網路界面 控制器可能需要立即的服務以避免緩衝的進入資料溢位。 而詢訊會使此種即時的服務延遲。 因而需要一種系統以擷取來自分配式中斷架構之周邊 裝置的狀態資訊，該裝置可減少決定周邊裝置狀態所需的 時間及匯流排的做動。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消资合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉Λ4規格（210X297公釐） -5 - 413776 A7 B7 經濟部中夹標準局員工消f合作社印製 五、發明説明（3 ) 發明槪要 本發明的一個實施例是提供一種電腦系統，其在一狀 態暫存器中保持了多個周邊裝置的狀態資訊，該暫存器位 於電腦系統的一處理器或核心邏輯單元中。在此實施例中 ，如果藉由實施一匯流排主體者操作而將狀態資訊傳送至 狀態暫存器以改變其狀態時，則周邊裝置更新狀態暫存器 。接著，其產生一需求服務的中斷.以指示處理器。當處理 器服務此中斷時，處理器僅需讀取狀態暫存器，以決定哪 一周邊裝置需要處理。由於狀態暫存器在處理器或核心邏 輯的內部，因而爲一非常快速的操作。不須費時的周邊裝 置詢訊來決定周邊裝置的狀態。因而，本發明的一個實施 例提供一裝置，其將周邊裝置的狀態資訊保持在一狀態暫 存器中。此裝置包括一個耦合至多個周邊裝置的周邊通訊 通道。一個更新的電路耦合於周邊通訊通道及狀態暫存器 之間。此更新電路包括一機構，其反應一包含狀態資訊的 訊號以更新狀態資訊，該訊號係經由周邊通訊通道從周邊 裝置所接收。 在一實施例中，通訊通道包括一 C P U匯流排。在此 實施例的一變化中，通訊通道包括一處理器至記憶體的匯 流排。在另一實施例中，周邊通訊通道包括一 C P u匯流 排。 本發明的一實施例包括一個特殊目的處理器指令，其 讀取狀態暫存器，並依據狀態暫存器的內容，自動的分枝 到適當的中斷服務常式。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. -線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） -6- 經濟部中失標率局員工消費合作社印製 413776 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 在本發明的一實施例中，通訊通道包括一電腦系統匯 流排。此實施例的進一步變化中，通訊通道載送訊號以維 持電腦系統中多個快取的一致性。 在本發明的一實施例中，電腦系統包括多個中央處理 單元及多個耦合於中央處理單元及通訊通道間的狀態暫存 在本發明的一實施例中，電腦.系統包括多個中央處理 單元及耦合於中央處理單元及通訊通道間的單一狀態暫存 器。 在本發明的一·實施例中，電腦系統包一連線“或“結 構，其經由核心邏輯單元將周邊裝置耦合至中央處理軍元 〇 本發明之另一實施例的特徵在於係一電腦系統之核心 邏輯單元內的裝置，用以更新狀態暫存器以指示電腦系統 之周邊'裝置的狀態改變。此裝置包括多數個耦合於匯流排 位址線的位址輸入，其中匯流排偶合於周邊裝置。此裝置 並包括一位址偵測電路，其耦合於多數個位址輸入中的一 組高階位元。此位址偵測電路係配置，以偵測一位址保存 範圍內的位址，該位址保存範圍由高階位元組所指定。此 裝置另外並包括一解碼電路，其耦合至多數個位址輸入中 的一組低階位元。狀態暫存器耦合於一組來自解碼電路的 輸出，使得藉由周邊裝置參考到位址保存範圍的特定位址 ，供給通過解碼器並更新狀態暫存器內的周邊裝置狀態資 訊。 . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ规格（21 ο X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8.

經濟部中失標準局貝工消費合作社印製 413776 A7 ____B7_ 五、發明説明（5 ) 在此實施例的一變化中，位址偵測電路包括一解碼器 。在此實施例的另一變化中，位址偵測電路包括一比較器 〇 在此實施例的一變化中，核心邏輯單元位於單一半導 體晶片中。在此實施例的進一步變化中，核心邏輯單元位 於一半導體晶片組中。 本發明之另一實施例的特徵在.於，係電腦系統內管理 多數個周邊裝置之狀態特徵的方法。此方法包括接收周邊 裝置之有關該裝置的狀態資訊，並經由通訊通道將狀態資 訊傳送至耦合於中央處理單元的狀態暫存器。此方法並包 括從周邊裝置傳送一中斷至中央處理單元。 圖示的簡單說明 圖1描述一習知的電腦系統，其中處理器1 0 0讀取 位於個別周邊裝置1 1 0，1 2 0及1 3 0的狀態暫存器 112，122，及 132。 圖2描述包括一處理器的電腦系統，該處理器具有狀 態暫存器1 0 2或具有內部狀態暫存器1 0 7的核心邏輯 單元1 0 3 ，用以依據本發明的實施例，儲存周邊裝置的 狀態。 圖3描述一包括多數個處理器的電腦系統，該多數個 處理器包括狀態暫存器1 0 2，3 0 2，及3 1 2或具有 單一狀態暫存器1 0 7之核心邏輯單元1 0 3，用以依據 本發明的實施例，儲存周邊裝置的狀態。 (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X29?公釐） -8 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 413776 A7 .________ B7 ______ 五、發明説明（6 ) 圖4描述依據本發明實施例之處理系統的結構。 圖5描述依據本發明實施例之狀態暫存器1 0 2或狀 態暫存器1 0 7的結構。 圖6描述依據本發明之實施例，如何經由記憶體圖來 完成狀態暫存器的更新。 圖7描述依據本發明之實施例，處理器1 0 0內的一 些功能單元。 圖8描述依據本發明之實施例，北橋4 0 8的一些內 部結構。 圖9描述依據本發明之實施例，狀態暫存器單元的部 分內部結構。 圖1 0描述依據本發明之實施例，周邊裝置更新狀態 暫存器的流程圖。 圖1 1描述依據本發明之實施例，處理器1 0 0如何 使闬狀態存器1 0 2或1 0 7的資訊來觸發一適當的中斷 服務常式。 主要元件對照表 100 處理器 101 記憶體 1 0 2 狀態暫存器 10 3 核心處理單元 10 3 快取 10 4 中央處理單元 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4规格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) -裝. ,^τ 413776 A7 B7 五、發明説明（7 ) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 1 0 5 匯 流 1 〇 7 狀 能 1 1 0 周 邊 1 1 2 狀 態 1 2 〇 周 邊 1 2 2 狀 態 3 〇 0 處 理 3 〇 2 狀 台匕 3 0 3 快 取 3 1 2 狀 能 ii^iS 3 2 0 匯 流 4 0 5 記 憶 4 0 6 碟 片 4 0 8 北 橋 4 1 0 南 橋 4 1 2 基 本 4 1 4 繪 圖 4 1 5 ：gl 效 4 1 7 揚 聲 4 2 2 數 據 4 3 0 匯 流 4 3 2 匯 流 5 0 2 - -5 0 6 0 0 位 址 暫存器 裝置 暫存器 裝置 暫存器 器 暫存器 暫存器 排 體 輸入輸出系統R Ο Μ 模組 卡 器 機 排 排 8 狀態裝置 空間 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） -10 - 413776 A7 B7 經濟部中央標準局J工消費合作社印製 五、 發明説明 ) 6 1 0 基 本 輸入 輸 出 系 6 2 0 位 址 6 3 0 實 體 記憶 體 6 4 〇 - -6 5 2 位 址 7 0 2 算 術 邏輯 單 元 7 0 4 浮 點 單元 7 0 6 控 制 器 7 0 8 L 1 快取 7 1 0 監 聽 邏輯 單 元 7 1 2 暫 存 器 8 0 5 開 關 9 0 0 解 碼 器 9 0 2 高 階 位址 位 元 9 0 4 低 階 位址 位 元 9 0 6 到 達 訊號 9 1 0 解 碼 器 發 明 的 詳細描 述 以 下的描 述 係掲 示 於 熟 使 用 本 發明， 並 且以 特 殊 的 揭 示 之 實施例 的 各種 變 化 將 旦 在 不 偏離本 發 明的 m 神 及 則 可 適 用於其 他 的實 施 例 及 示 的 實 施例， 而 係依 據 符合 統映設 悉相關技術之人士，以製造或 應用及其需求來加以描述。所 顯見於熟悉相關技術之人士， 範圍下，此處所定義的一般原 應用中。因而本發明不限於所 此處所揭露之原則及特徵的最 (请先閱讀背面之泣意事項存填筠本筲) 装· 訂 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 經濟部中失標準局員工消费合作社印製 413776 A7 ____B7_ 五、發明説明（9 ) 廣範圍。 本發明第一實施例的綜述 圖1描述了習知技術的電腦系統，其中處理器1 0 0 讀取位於個別周邊裝置I 1 0，1 2 0及1 3 0的狀態暫 存器112，122及132。處理器10 ◦經由核心處 理單元1 0 3耦合於記億體1 0 1.及匯流排1 0 5。回應 一中斷時，處理器1 0 0詢訊狀態暫存器1 1 2，1 2 2 及1 3 2，以便決定哪一周邊裝置需要處理。此詢訊需要 在匯流排1 0 5上執行多個操作。 圖2描述一種電腦系統，其包括具有內部狀態暫存器 1 0 2的處理器1 0 0，或具有內部狀態暫存器1 〇 7的 核心邏輯單元1 0 3，以依據本發明的實施例來儲存周邊 裝置的狀態。如圖1所述的系統，處理器1 0 〇經由核心 邏輯單元耦合至記憶體1 〇 1及匯流排1 〇 5。處理器 1 ◦ 0可經由匯流排1 0 5存取周邊裝置1 1 0、1 2 0 及 1 3 0。 然而，圖2所述的實施例在幾個方面不同於圖1的系 統。圖2中，於中斷時，處理器2參考至狀態暫存器 102或107以決定周邊裝置11〇，120及130 的狀態。由於狀態暫存器1 0 2及1 〇 7各別地位於處理 器1 0 0及核心邏輯1 0 3的內部，因而，此爲非常快速 的操作。以處理器1 0 0參考至狀態暫存器1 〇 2或 1 0 7不須經甶匯流排1 0 5來詢訊周邊裝置1 1 0、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐） -12- 413776 A7 B7 經濟部中央標準局胄工消费合作社印製 五、發明説明（10 ) 1 2 〇 及 1 3 ◦。 替代的，周邊裝置1 1 0、1 2 0及1 3 0須更新狀 態暫存器1 0 2或1 〇 7內的狀態資訊。此更新僅當周邊 裝置之狀態改變時才須發生。爲了更新狀態暫存器，如周 邊裝置1 1 0的周邊裝置寫至匯流排1 0 5之位址空間的 保留記憶體位置。在此保留的空間中，實際上並不存在有 記憶體。替代的，附於此狀態暫存.器的邏輯部分攔截關聯 至這些保留位置的參照，並利用這些參照，適當的更新狀 態暫存器，以反應周邊裝置所指示的狀態變化。 核心邏輯單元1 0 3內的狀態暫存器1 0 7爲處理器 1 〇 0之狀態暫存器1 0 2的替代實施例。參考至核心邏 輯單元1 〇 3之狀態暫存器1 0 7的速度小於參考至處理 器1 0 0之狀態暫存器1 0 2者。然而，爲了實施，狀態 暫存器1 0 7不須對處理器1 0 0做任何特別的改良。 —般而言，處理器1 0 0可以是電腦系統之任何形式 的計算機引擎。此包括但並不限於，主架構處理器，微處 理器，及微控制器。匯流排1 0 5可以是任何形式的通訊 通道’用以在電腦系統中將處理器耦合至另一裝置，包括 周邊裝置、記憶體裝置及其他處理器。此包括但並不限於 ’如P C I的匯流排’以及匯流排，其含有訊號，以便在 分配式記憶體的多處理器系統的多個快取間，維持一致性 。周邊裝置110、120及13Q可以是耦合於電腦系 統之任何形式的周邊裝置。其包括但不限於，如磁碟機及 磁帶機的資料儲存裝置；如鍵盤或滑鼠的資料輸入裝置； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝‘ 訂 本紙張尺度適用中國國家標举 ( CNS ) A4規格（2丨0乂297公釐） -13- 413776 經濟部中央榛準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 如顯示器或揚聲器的資料輸出裝置；以及如網路界面控制 器的通訊裝置。 圖3顯示一電腦系統，其包括多個分別具有內部狀態 暫存器1 0 2、3 0 2及3 1 2的處理器，或具有內部狀 態暫存器1 0 7的核心邏輯單元1 0 3，以依據本發明的 實施例來儲存周邊裝置的狀態。在此實施例中，處理器 100、3〇◦及310分別包含.快取1〇3、3 ◦ 3及 3 1 3。快取1 0 3、3 ◦ 3及3 1 3儲存來自記憶體的 指令碼及資料，以個別的供處理器1 0 0、3 0 0及 310使用。處理器100、300及310及核心邏輯 單元1 0 3耦合至匯流排3 2 0。核心邏輯單元1 0 3糊 合於匯流排3 2 0、記憶體1 0 1及匯流排1 0 5。周邊 裝置1 1 0、1 2 ◦及1 3 0耦合至匯流排1 0 5。 在此實施例中，匯流排3 2 0含有訊號以維持儲存於 記憶體1 0 1之資料與儲存於快取1 0 3、3 0 3及 3 1 3之複製資料的一·致性。典型地，如果進入點所含有 的複製資料在另一快取或記憶體3 2 0中更動，則使該進 入點無效，藉此來維持一致性。處理器1 0 0、3 0 0及 3 1 0使用“監聽邏輯操作“來“監聽“或聽取一組匯流 排上的訊號以決定是否使一邏輯處理器之快取內的進入點 無效。 在此實施例中，處理器1 0 0、3 0 0及3 1 〇另外 還包括個別的狀態暫存器1 〇 2、3 0 2及3 1 2，其儲 存有關周邊裝置1 1 0、1 2 0及1 3 0的狀態資訊。在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Λ4規格（210X297公釐） _ 14 _ 413776 A7 B7 經濟部中央標率局員工消費合作杜印製 五、發明説明（彳2 ) 此實施例中，藉由監視由“監聽邏輯單元“所監視的訊號 ，狀態暫存器1 0 2、3 0 2及3 1 2操作以使快取進入 點無效。爲了更新狀態暫存器，一周邊裝置，如周邊裝置 1 1 0，寫至匯流排1 0 5之位址空間內的保留記憶體位 直0 一般而言，更新記憶體1 0 1內的位置在匯流排上發 生一無效訊號，以使儲存於記憶體.位置之任何複製資料無 效 > 前述的資料亦可能儲存於快取1 0 3、3 0 3及 3 1 3中。由於在這些保存的位置空間中，實際上不存在 有記憶體，無效訊號會一直使快取漏失。附於狀態暫存器 的邏輯操作，擷取參考至這些保留位置的參照，並使甩這 些參照來適當的更新狀態暫存器，以反映一周邊裝置所指 示的狀態變化。 電腦系統的描述 圖4說明依據本發明一實施例的處理系統結構。在所 述的實施例中，C P U 1 〇 4經由北橋4 0 8耦合至記 憶體4 0 5及匯流排4 3 0。記憶體4 0 5可以是任何形 式的半導體記憶體，且可使用於電腦系統中。匯流排4 3 0可以是任何形式之電腦系統匯流排。在一實施例中，匯 流排4 3 0包括一 P C I匯流排。匯流排4 3 0耦合至繪 圖模組4 1 4，其處理繪圖影像以輸出至顯示器。匯流排 4 3 0並耦合於產生音頻訊號的音效卡4 1 5。音效卡 4 1 5耦合至揚聲器4 1 7，使得音效卡4 1 5所產生的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 線 本紙張尺度適用中國國家摇準（CNS > A4規格（2[〇X297公釐） -15- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 413776 A7 B7 五、發明説明（彳3 ) 音頻訊號經由揚聲器4 1 7輸出。’ 在所述的實施例中，c P U 4 0 4經由北橋4 0 8 1附加地耦合至南橋4 1 0。北橋4 0 8及南橋4 1 0形 成電腦系統之“核心邏輯“的一部份。此核心邏輯聯合並 協調電腦系統中的元件操作。南橋與碟片4 0 6耦合，其 可包含任何非揮發性的儲存裝置。其包括但不限於，磁性 、光學、磁光及快閃記憶儲存裝置。南橋4 1 0並耦合至 匯流排4 3 2，其可爲任何形式的電腦匯流排。在一實施 例中，匯流排4 3 2包括一I S A匯流排。匯流排4 3 2 允許C P U 4 0 4與耦合至匯流排4 3 2的B I〇S ROM 412及數據機422通訊。數據機422可以 是任何形式的數據機，藉此，電腦系統可跨過電話線來作 通訊。 圖4描述了 C P U內的狀態暫存器1 〇 2及北橋 4 0 8中的狀態暫存器1 〇 7。在另一實施例中，狀態暫 存器1 0 2可以包括電腦系統內的獨立暫存器，其不包含 於CPU 404或北橋408中。 狀態暫存器的描述 圖5顯示依據本發明實施例之狀態暫存器1 〇 7 (或 狀態暫存器1 0 2 )的結構。在所述的實施例中，狀態暫 存器1 0 7 (或狀態暫存器1 〇 2 )包括多個位元，其含 有電腦系統之周邊裝置的狀態資訊。這些位元包括，狀態 裝置1 5 0 2，狀態裝置2 5 0 4，狀態裝置3 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） -16- ---------Q 裝 II (請先閱讀背面之注意寧項再填寫本頁) '11 撒 A7 B7 413776 五、發明説明（14 ) (請先閱讀背面之注意事項真填寫本頁) 5 0 6，及狀態裝置N 5 0 8。當設定一狀態位元時， 其表示對應的裝置需要服務。在本發明的其他實施例中， 對於每一裝置，狀態暫存器1 0 7 (或狀態暫存器1 0 2 )包括多餘一個位元的狀態資訊。這些位元包括每一裝置 的額外狀態資訊，超出僅係特定裝置要求服務的情況。例 如，狀態資訊可指定裝置所需要的服務形式。 圖6描述依據本發明之實施例.，如何經由記憶體圖來 完成狀態暫存器的更新。在此實施例中，位址空間6 0 ◦ 係匯流排上，位址線的位址空間，如圖1的匯流排1 0 5 。位址空間6 0 0包括一位於位址空間下端的B I 0 S映 圖6 1 〇。B I ◦ S映圖6 1 0包括指令碼以實施低階的 作業系統功能。位址空間6 0 0在其上端額外的包括實體 記憶體6 3. 0。實體記憶體6 3 0包含有處理器所使用的 指令碼及資料以執行程式。介於B I 0 S映圖6 1 0及實 體記憶體6 3 0間的一段位址空間6 0 0，被保留以更新 狀態暫存器1 0 7 (或狀態暫存器1 0 2 )。例如1位址 6 4 0的取出，設定了裝置1 5 0 2的狀態位元，以指 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 示裝置1要求服務，而位址6 4 2的取出，重設了位元 5 ◦ 2，以指示裝置1不須服務。類似的，位址6 4 4、 6 4 8及6 5 2的取出，個別的設定了狀態位元5 0 4、 506及508，且位址646、648及652的取出 ，則重設相同的狀態位元。 狀態暫存器位址的描述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（2!0Χ 297公釐） -17- 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15 ) 圖7描述依據本發明之實施例，處理器1 0 0內的一 些功能單元。在所描述的實施例中，處理器1 0 0包括整 數A L U (算術邏輯單元）7 ◦ 2及浮點單元7 0 4，其 實施計算的操作。處理器1 0 0並包括控制器7 0 6，其 可聯合處理器1 0 0內之各功能單元的做動。處理器 1 0 0內的多個單元耦合於匯流排1 0 5。這些包括L 1 快取7 〇 8，其在計算操作時，儲.存處理器1 0 0所使用 的指令或資料。在一些實施例中，L 1快取包括分離的指 令及資料快取。監聽邏輯單元7 1 0並耦合於匯流排 1 0 5。監聽邏輯單元7 1 0聽取匯流排1 0 5上的訊號 ，該訊號含有"監聽"的資訊。且監聽邏輯單元7 1 0使 用這些監聽的資訊，以使L 1快取7 0 8的進入點無效。 處理器1 0 0額外的包括暫存器7 1 2，其暫時的儲存處 理器1 0 0中*計算操作的資料値。暫存器7 1 2另外包 括有圖2的狀態暫存器1 0 2。 圖8描述依據本發明實施例之北橋4 0 8的一些內部 結構。在此實施例中，狀態暫存器1 〇 7存在於北橋 4 0 8內的狀態暫存、器712中。北橋408另外包括一 開關8 0 5，其在C P U 4 ◦ 4、記憶體4 0 5及匯流 排4 3 0間切換資料。在此實施例中，狀態存器單元 7 1 2聽取匯流排4 3 0上的存取’以偵測位址6 2 0之 保存範圍的存取。 狀態暫存器之一實施例的描述 適闲中國國家摞準（CNS > Λ4規格（210X297公釐1 7^.

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 413776 A7 _______B7____ 五、發明説明（16 ) 圖9描述依據本發明之實施例，狀態暫存器單元 7 1 2的部分內部結構。在此實施例中，狀態暫存器單元 7 i 2內的邏輯單元監視來自匯流排1 〇 5的位址線，以 偵測參考至保存位址6 2 0的參照。更特定的，來自匯流 排1 0 5的高階位址位元供應至解碼器9 0 0的輸入。如 果高階位址位元指定保存位址6 2 0中一的位址，解碼器 9 0 0產生一暫存器到達訊號9 0.6，其供應至解碼器 9 1 0的一致能輸入。在另一實施例中，高階位址位元 9 0 2供應至比較器電路，其實施相同的位址偵測功能。 一般而言，任何已知的位址偵测電路，皆可用來在保存的 範圍6 2 0內偵測位址。低階位址位元9 0 4供應至解碼 器9 1 0的輸入。這些輸出設定或重設狀態暫存器1 〇 7 (或狀態暫存器1 0 2 )中的位元。在所述的實施例中， 每一狀態暫存器1 0 7 (或狀態暫存器1 〇 2 )的位元儲 存於雙穩電路中，其包括兩個環形連接的N A N D閘，如 圖9所示。每一對N A N D閘從解碼器9 1 0取得兩個輸 入。如果上輸入爲低，則位元被設定，且如果下輸入爲低 ，則位元被重設。例如，位址6 4 0的取出使得解碼器 9 1 0的上輸出成爲低位準，其使對應的位元成爲一數値 。相反的，位址6 4 2的取出使得解碼器9 1 0之下一個 蛟低的輸出成爲低位準，其將相同的位元重設。最後，當 狀態讀取信號9 1 2確立後，接附的制動器作動以將位元 從狀態暫存器1 0 2或狀態暫存器1 〇 7 (或狀態暫存器 1 0 2 )讀取。此實施例描述了狀態暫存器1 0 7 (或狀 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝

*1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -19 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 —_E____ 五、發明説明（17 ) 態暫存器ί ο 2)之多種可能結構的其一。一般而言，任 何其他已知的暫存器結構皆可使用。 狀態暫存器的操作描述 圖1 0的流程圖顯示依據本發明的實施例’周邊裝置 如何更新狀態暫存器。在此實施例中，周邊裝置從 1 0 0 0的狀態開始，並繼續至狀.態1 0 0 2。在狀態 1 0 0 2中，周邊裝置偵測其狀態的改變。狀態的改變表 示提出了服務的要求。例如，可備好資料以傳送至處理器 1 0 0。周邊裝置接著進行狀態1 0 0 4。在狀態 1 0 ◦ 4中，周邊裝置在匯流排1 〇 5上執行匯流排主控 操作以更新狀態暫存器1 0 2 (或1 0 7 )，並指示裝置 需要服務。周邊裝置接著進行狀態1 0 0 6。在狀態 1 0 0 6中，周邊裝置產生一中斷訊號至處理器1 0 〇， 以指示周邊裝置的服務需求。周邊裝置接著進行結束狀態 1 0 0 8，而完成狀態暫存器的更新。 圖1 1的流程圖描述依據本發明的實施例，處埋器 1 0 0如何使用來自狀態存器1 0 2 (或1 0 7 )的資訊 ，來觸發中斷服務常式。處理器1 0 0開始於狀態 1 1〇〇，接著進行狀態1 1 0 2。在狀態1 1 0 2中， 處理器1 0 0接收來自一周邊裝置的中斷，該裝置耦合於 匯流排1 0 5。處理器1 0 0接著處理狀態1 1 0 4 ,此 狀態中，處理器1 0 0儲存該狀態以處理中斷。處理器 1 〇 0接著進行狀態1 1 0 6 =在狀態1 1 〇 6中，處理 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝_

). C 訂 .線 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 20- 413776 A7 B7 五、發明説明（18 ) 器1 〇 〇從中斷向量所指到的位置取得中斷指令。處理器 ’1 0 Q接著進行狀態1 1 〇 8。在該狀態中，處理器 1 〇 0將狀態暫存器1 0 2 (或1 〇 7 )拷貝至處理器暫 存器，以便檢視狀態暫存器1 0 2 (或1 0 7 )的內容。 接著系統進行狀態1 1 1 〇。 在狀態1 1 1 0中’處理器1 0 〇依據狀態暫存器 1 〇 2 (或1 〇 7 )的內容，分岔.成多個中斷服務常式 1 1 1 2、1 1 1 4及1 1 1 6。此分岔程序實際上需要 多個指令以測試狀態暫存器1 〇 7並實施適當的條件分岔 。如果狀態暫存器1 0 2 (或1 〇 7 )指示裝置1需要處 理，處理器1 0 0則分岔至狀態1 1 1 2，其爲服務裝置 1之中斷服務常式的開始點。此中斷服務常式一般包括大 量的中斷服務指令（此處未示）。中斷服務常式結束後， 處理器1 0 0繼續至結束狀態1 1 1 8。如果狀態暫存器 1 0 2 (或1 〇 7)指示裝置2需要處理，處理器1 ◦ 〇 則分岔至狀態1 1 1 4 ’其爲服務裝置2之中斷服務常式 的開始點。此中斷服務常式結束後，處理器1 〇 〇繼續至 結束狀態1 1 1 8。同樣的，如果狀態暫存器1 〇 2 (或 1 ◦ 7 )指示裝置N需要處理，處理器1 〇 〇則分岔至狀 態1 1 1 6 ’其爲服務裝置N之中斷服務常式的開始點。 此中斷服務常式結束後 > 處理器1 〇 〇繼續至結束狀態 1118° 在本發明的一實施例中，於系統初始化的階段，初始 化常式實施周邊裝置至狀態暫存器1 0 2 (或1 〇 7 )之 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -、·ιτ 線· 經濟部中央標率局員工消费合作社印裝 张尺度適用中國國家榇隼（CNS ) Λ4规格（210X 297公釐） -21 - 413776 A7 B7 五、發明説明（19 ) 特定位元的映圖處理，並將特定的中斷服務常式指定至特 定的周邊裝置。在本發明的一實施例中，實施這些功能的 程式（指令）碼存在於唯讀記憶體中，且其在啓動系統時 被讀取。 定義 核心邏輯-電腦系統中的電路.，其作爲處理器至記憶 體及周邊匯流排的界面，並執行其他的功能。 監聽匯流排—種匯流排，其載送訊號以在含有多個 處理器之電腦系統中，維持多個快取間的一致性及統一性 〇 前述之發明實施例的描述僅供闡述及描述之用。這些 描述並不意圖限制本發明的範圍。明顯的，各種改良及變 化將顯見於從事此技術之人士。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局t貝工消費合作社印製 413776 ab! C8 __ D8 夂、申請專利範圍 1 .—種電腦系統，其保持了多個周邊裝置的狀態資 訊，包括： 中央處理單元； 耦合至中央處理單元的通訊通道； 至少一個耦合至通訊通道的周邊裝置； 與中央處理單元通訊的狀態暫存器；及 耦合於通訊通道及狀態暫存器間的更新電路，更新電 路包括一機構，其反應一包含狀態資訊的訊號以更新狀態 資訊’該訊號係經由周邊通訊通道從周邊裝置所接收。 2 .如申請專利範圍第1項的電腦系統，其中狀態暫 存器位於中央處理單元內。 3 .如申請專利範圍第1項的電腦系統，其中狀態暫 存器位於耦合至中央處理單元之核心邏輯單元內。 4 .如申請專利範圍第1項的電腦系統，其中中央處 理單元經由核心邏輯單元耦合至通訊通道。 5 如申請專利範圍第1項的電腦系統，其中通訊通 道包括C P U匯流排。 6 ·如申請專利範圍第1項的電腦系統，其中逋訊通 道包括處理器-至-記憶體匯流排。 7 如申請專利範圍第1項的電腦系統，進一步包括 多數個觀合至通訊通道的周邊裝置，且其中狀態暫存器包 含多數個周邊裝置的狀態資訊。 8 ‘如申請專利範圍第1項的電腦系統，其中中央處 理單元包括一指令，其檢驗狀態暫存器，並依據狀態暫存 --------------ΪΤ------.4 (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公禮） -23- 413776 AS B8 C8 D8 經濟部中央標率局負工消费合作社印製 々、申請專利範圍 器所包含的資訊，跳至多數個不同的中斷服務常式以服務 不同的周邊裝置。 9 ·如申請專利範圍第1項的電腦系統，進一步包括 多數個耦合至通訊通道的中央處理單元： 多數個耦合於個別中央處理單元及通訊通道間的狀態 暫存器，狀態暫存器包含有至少一耦合至通訊通道之周邊 裝置的狀態資訊。 1 0 ·如申請專利範圍第1項的電腦系統，進一步包 括一連線“或"中斷架構，其將周邊裝置經由核心處理單 元耦合至中央處理單元，以便從至少一周邊裝置傳送一中 斷訊號至中央處理單元。 1 1 .—種電腦系統，其保持了多個周邊裝置的狀態 資訊，包括： 中央處理單元： 耦合至中央處理單元的匯流排； 耦合至匯流排的多數個周邊裝置； 與中央處理單元通訊的狀態暫存器’用以儲存多數個 周邊裝置的狀態資訊； . 耦合於至少一周邊裝置及中央處理單元間的雛菊鏈式 中斷架構，用以從至少一周邊裝置傳送中斷訊號至中央處 理單元，及 耦合於匯流排及狀態暫存器間的更新電路’更新電路 包括一機構，其反應一包含狀態資訊的訊號以更新狀態資 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) Λ4規格（2S0X297公釐） -24 - Ί 、—/. --------¢3 裝------訂-------.—-4------------- (請先閱讀背面之注意事項再壤寫本頁) ABCD 413776 六、申請專利範圍 訊，該訊號係經由匯流排從周邊裝置所接收。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項的電腦系統，其中狀 態暫存器位於中央處理單元內。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項的電腦系統，其中狀 態暫存器位於耦合至中央處理單元之核心邏輯單元內。 1 4 .如申請專利範圍第1 1項的電腦系統，其中中 央處理單元經由核心邏輯單元耦合至匯流排。 1 5 .如申請專利範圍第1 1項的電腦系統，進一步 包括： 多數個耦合至匯流排的中央處理單元； 多數個耦合於個別中央處理單元及匯流排間的狀態暫 存器，多數個狀態暫存器包含有至少一耦合至匯流排之周 邊裝置的狀態資訊。 1 6 ·如申請專利範圍第1 1項的電腦系統，其中中 央處理單元包括一指令，其檢驗狀態暫存器，並依據狀態 暫存器所包含的資訊，跳至多數個不同的中斷服務常式以 服務不同的周邊裝置。 1 7 . —種電腦系統核心邏輯單元內的裝置，用以更 新狀態暫存器以指示電腦系統中周邊裝置的狀態改變，包 括： 多數個耦合至匯流排之位址線的位址輸入； 耦合於多數個位址輸入中之一組高階位元的位址偵測 電路，用以在保留的位址範圔中偵測一位址，該位址範圍 係由一組高階位元所指定；及 -----1 裝-- (請先閱讀背面之注意ΐ項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標率局員工消贽合作社印製 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） -25- ABCD 413776 六、申請專利範圍 耦合於多數個位址輸出中之一組低階位元的位址解碼 器電路，在保留的位址範圍中偵測一特定位址參照；及 (請先閲讀背面之注^Τ'項再填寫本頁) 狀態暫存器，從解碼器電路耦合至一組輸出，使得位 址保留範圍內的特定位址參照藉由周邊裝置，並經由解碼 器電路而供給，並更新狀態暫存器內周邊裝置的狀態資訊 ’狀態暫存包括親合至中央處理單兀的輸出’使得狀態 暫存器可藉由中央處理單元讀取。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中位址偵 測電路包括一解碼器。 1 9 .如申請專利範圔第1 7項的裝置，其中位址偵 測電路包括一比較器。 2 ◦·如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中核心邏 輯單元位於單一半導體晶片中。 2 1 .如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中核心邏 輯單元位於半導體晶片組中。 2 2 .如申請專利範圍第1 7項的裝置 > 其中匯流排 包括處理器-至-記憶體匯流排。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 2 3 ·构申請專利範圍第1 7項的裝置，其中匯流排 包括周邊匯流排。 2 4 . —種管理電腦系統中多數個周邊裝置之狀態資 訊的方法，包括： 經由通訊通道接收來自周邊裝置的狀態資訊； 反應於來自周邊裝置的狀態資訊，更新與中央處理單 元通訊的狀態暫存器；及 -26- 本紙浪又度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇><297公釐） ABCD 413776 六、申請專利範圍 服務需要服務的周邊裝置。 2 5 .如申請專利範圍第2 4項的方法，進一步包括 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將狀態資訊從周;.邊裝置經由通訊通道傳送至狀態暫存 器；及 從周邊裝置傳送一中斷至中央處理單元。 2 6 .如申請專利範圍第2 4項的方法，其中從周邊 裝置接收狀態資訊的方法包括接收一組保存位址中之特定 位址的存取，其中特定位址的存取表示特定周邊裝置的特 定狀態。 2 7 .如申請專利範圍第2 4項的方法1其中經由通 訊通道接收狀態資訊的方法包括從周邊裝置經由電腦系統 匯流排接收狀態資訊。 2 8 .如申請專利範圍第2 4項的方法，其中接收狀 態資訊的方法包括從周邊裝置經由一匯流排接收狀態資訊 *該匯流排並載有用以維持電腦系統中多個快取間之一致 性的訊號。 經濟部中央標準局員工消资合作社印製 2 9 ·如申請專利範圍第2 4項的方法，其中接收狀 態資訊的方法包括從周邊裝置經由處理器至記憶體匯流排 接收狀態資訊。 3 ◦•如申請專利範圍第2 4項的方法，其中更新狀 態暫存器以指示周邊裝置之狀態的方法包括更改狀態暫存 器內的位元'。 3. 1 .如申請專利範圍第2 4項的方法.其中從周邊 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） 413776 ABCD 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 ， 裝置接收中斷的方法包括經由耦合於至少一周邊裝置及中 央處理單元間的雛菊鏈式中斷架構來接收中斷。 3 2 .如申請專利範圍第2 4項的方法，其中測試中 斷暫存器以決定多數個周邊裝置中何者需要服務的步驟包 括執行一指令，其檢測狀態暫存器，並依據包含有狀態暫 存器的資訊，跳至不同的中斷服務常式以服務不同的周邊 裝置。 3 3 ·—種管理電腦系統中多數個周邊裝置之狀態資 訊的方法，包括： 在周邊裝置處接收有關該周邊裝置的資訊； 將狀態資訊從周邊裝置經由匯流排傳送至狀態暫存器 ’該狀態暫存器與電腦系統中的中央處理單元通訊； 在狀態暫存器接收狀態資訊：-更新狀態暫存器以指示周邊裝置的資訊； 從周邊裝置傳送一中斷至中央處理單元； 在中央處理單元接收中斷； 反應於中斷，測試狀態暫存器以決定多數個周邊裝置 中何者需要服務；及 服務需要服務的周邊裝置。 3 4 如申請專利範圍第3 3項的方法，其中從周邊 裝置接收狀態資訊的方法包括接收一組保存位址中之特定 位址的存取，其中特定位址的存取表示特定周邊裝置的特 定狀態。 3.5 .如申請專利範圍第3 3項的方法，其中接收狀 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝1 打 線 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS > A4規格（210X29?公釐） -28- 413776 ιι D8 六、申請專利範圍 ' 態資訊的方法包括從周邊裝置經由一匯流排接收狀態^資訊 ，該匯流排並載有用以維持電腦系統_中多個11央取間之—致 性的訊號。 3 6 .如申請專利範圍第3 3項的方法’其中接收狀 態資訊的方法每括從周邊裝置經由處理器_至-記憶體匯 流排接收狀態資訊。 3 7 .如申請專利範圍第3 3項的方法，其中更新狀 態暫存器以指示周邊裝置之狀態的方法包括更改狀態暫存 器內的位元。 3 8 如申請專利範圔第3 3項的方法，其中從周邊 裝置接收中斷的方法包括經由耦合於至少一周邊裝置及中 央處理單元間的雛菊鏈式中斷架構來接收中斷。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 線 經 濟 部 中 準 貝 工 消 f 合 作 .在 印 製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -29-