專利名稱：通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種地址空間的裝置與其操作方法，且特別是有關(guān)于一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法。
背景技術(shù)：
目前電腦信息科技蓬勃發(fā)展，且也已發(fā)展出各種匣的應(yīng)用，例如磁帶匣、磁盤匣、光盤匣、存儲匣、只讀存儲器匣等等，在這些匣中可有不同的儲存內(nèi)容，其可儲存數(shù)據(jù)、程序、聲音與歌曲等。而公知的外部存儲器匣與微控制器間的總線有兩種，一為平行式總線，另一為序列式總線。
請參照圖5，其為公知的一種平行式地址接口的裝置的電路方框圖。此裝置為微控制器510，且通過平行式總線540耦接至外部存儲器150。其中，微控制器510包括有中央處理單元512與只讀存儲器514。在圖5中，當(dāng)中央處理單元512執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)或程序的地址位于外部存儲器150中時，即通過平行式總線540至外部存儲器150中進(jìn)行擷取。在圖5中，作為微控制器510與外部存儲器150的聯(lián)絡(luò)信道的接口為平行式總線540，所以可滿足微控制器510在擷取外部存儲器150中的數(shù)據(jù)或程序時的頻寬要求。但平行式接口的缺點為在制造時微控制器510的接腳數(shù)必須夠多，以滿足其頻寬的要求，所以造成其制造成本的增加。
請接著參考圖6，其為公知另一種具解譯器的序列式地址接口的裝置的電路方框圖。此裝置為微控制器610，其通過序列式總線640耦接至外部存儲器150。其中，微控制器610包括中央處理單元512、只讀存儲器514與解譯器516。在圖6中，當(dāng)中央處理單元512執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)或程序在外部存儲器150時，即通過序列式總線640至外部存儲器150進(jìn)行擷取。當(dāng)序列式總線640比只讀存儲器514的總線小時，所有儲存于外部存儲器150的數(shù)據(jù)或程序在擷取時均被視為數(shù)據(jù)。當(dāng)被視為數(shù)據(jù)的程序被擷取進(jìn)微控制器610之后，需通過解譯器516以劇本式(script)語言進(jìn)行解譯，方能成為原本的程序。雖然圖6的序列式地址接口裝置改善了圖5的平行式地址接口裝置的高制造成本的缺點，但圖6的序列式地址接口裝置仍具有下列缺點(1)公知的序列式地址接口裝置，需使用劇本式語言對其所擷取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，且所需的劇本式語言需要事先花很多時間來建立。
(2)公知的序列式地址接口裝置，在解譯器進(jìn)行解譯時會占用一定程度的只讀存儲器/隨機(jī)存取存儲器的資源。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明提供一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，可使得裝置(微控制器)在使用序列式總線時，不需加裝解譯器，節(jié)省了微控制器的資源與制造成本，另外還可將具變化性的程序儲存于外部存儲器，以簡化只讀存儲器。
本發(fā)明在提供一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，此裝置是利用當(dāng)中央處理單元欲執(zhí)行外部存儲器的第一程序內(nèi)指令時，存儲器接口控制器對中央處理單元插入等待狀態(tài)。
本發(fā)明在提供一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置的操作方法，是利用當(dāng)所欲擷取的程序指令的地址位于預(yù)設(shè)地址范圍之外時，則對中央處理單元的時脈信號插入等待狀態(tài)，使其不再變換其狀態(tài)，直至程序指令被擷取完畢。
本發(fā)明提出一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，此裝置包括只讀存儲器、中央處理單元以及存儲器接口控制器。其中，此裝置為一微控制器，且通過總線耦接至儲存有第一程序的外部存儲器。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，上述的只讀存儲器儲存有第二程序。上述的中央處理單元為用來執(zhí)行第一程序或第二程序。上述的存儲器接口控制器在中央處理單元欲執(zhí)行外部存儲器的第一程序內(nèi)的指令時，對中央處理單元插入等待狀態(tài)。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，裝置內(nèi)的存儲器接口控制器包括存儲器接口、范圍檢查器以及狀態(tài)控制單元。上述的存儲器接口為此裝置與總線的傳輸接口。上述的范圍檢查器為判斷中央處理單元所欲存取數(shù)據(jù)的地址是否位于預(yù)設(shè)范圍，并選擇性地發(fā)出范圍檢查信號。上述的狀態(tài)控制單元當(dāng)接收到范圍檢查信號時，即對中央處理單元插入等待狀態(tài)。其中，當(dāng)范圍檢查器判斷得到中央處理單元所欲存取數(shù)據(jù)的地址位于外部存儲器的地址范圍或此地址落于只讀存儲器的地址范圍外時，發(fā)出范圍檢查信號。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，此裝置也可工作在征詢模式，此時，存儲器接口控制器還包括緩沖器與備妥旗標(biāo)。上述的緩沖器為暫時儲存通過總線所存取的外部存儲器的數(shù)據(jù)。其中，緩沖器內(nèi)含多個可儲存1字節(jié)以上的緩存單元。上述的備妥旗標(biāo)為接受中央處理單元的征詢，當(dāng)緩沖器已經(jīng)正確地經(jīng)由存儲器接口存取外部存儲器的數(shù)據(jù)時，中央處理單元則通過緩沖器正確存取數(shù)據(jù)。
其中，當(dāng)中央處理單元將存儲器接口設(shè)定為征詢模式時，可使得狀態(tài)控制單元不對中央處理單元插入等待狀態(tài)，并通過執(zhí)行一讀取存儲器指令來激活存儲器接口控制器。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，上述的使用征詢模式所存取的數(shù)據(jù)包括語音數(shù)據(jù)與歌曲數(shù)據(jù)。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，上述的外部存儲器與存儲器接口控制器間的傳輸方式為使用序列式傳輸且其兩者間一次的數(shù)據(jù)傳輸量為單一位、二個位、半字節(jié)或一字節(jié)。
本發(fā)明提出一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置的操作方法，其操作方法首先為設(shè)定此裝置的預(yù)設(shè)地址范圍，接著由存儲器接口控制器判斷所欲擷取的程序指令的地址是否位于預(yù)設(shè)地址范圍之內(nèi)。如果存儲器接口控制器判斷得到所欲擷取的程序指令的地址位于預(yù)設(shè)地址范圍之外時，存儲器接口控制器即對中央處理單元插入等待狀態(tài)，使中央處理單元的時脈信號不再變換其狀態(tài)，直至程序指令被擷取完畢。反之，如果存儲器接口控制器判斷得到所欲擷取的程序指令的地址位于預(yù)設(shè)地址范圍之內(nèi)時，中央處理單元即直接擷取程序指令。最后，中央處理單元執(zhí)行所擷取的程序指令，且不斷重復(fù)以上步驟，直到執(zhí)行被終止為止。
本發(fā)明因采用通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，因此在裝置(微控制器)耦接至外部存儲器的總線時，可使用序列式總線，此序列式總線能讓裝置的接腳數(shù)為最少，且不需加裝解譯器，同時節(jié)省了微控制器的資源與制造成本。


圖1是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與外部存儲器的電路方框圖。
圖2是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的操作方法流程圖。
圖3是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種實現(xiàn)狀態(tài)控制單元的電路圖。
圖4是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種狀態(tài)控制單元的時序圖。
圖5是公知一種平行式地址接口的裝置與外部存儲器的電路方框圖。
圖6是公知另一種具解譯器的序列式地址接口的裝置與外部存儲器的電路方框圖。
110通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置112，512中央處理單元114，514只讀存儲器120存儲器接口控制器122范圍檢查器124緩沖器126備妥旗標(biāo)128狀態(tài)控制單元130存儲器接口140總線150外部存儲器310與門320或門516解譯器510平行式地址接口的裝置540平行式總線610具解譯器的序列式地址接口的裝置640序列式總線s202～s212各個流程步驟具體實施方式
請參照圖1，其為依照本發(fā)明一較佳實施例的一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與外部存儲器的電路方框圖。在圖1中，其包括通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110、總線140與外部存儲器150，且通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110通過總線140耦接至外部存儲器150。其中，如熟悉此技藝者可輕易知曉，通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110可以是微控制器，且此微控制器可以任意拉長其時脈。而總線140可以是序列式總線，且通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110與外部存儲器150通過總線140的一次數(shù)據(jù)傳輸量可以是單一位、二個位、半字節(jié)或1字節(jié)。
在本實施例中，外部存儲器150至少儲存有第一程序，其中，如熟悉此技藝者可輕易知曉，第一程序可為匯編語言所撰寫的程序，但不以此為限。
在本實施例中，通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110的工作模式可分為等待模式與征詢模式。為方便解說，以下先行解說等待模式，再解說征詢模式。
在圖1中，通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110由中央處理單元112、只讀存儲器114與存儲器接口控制器120組成。其中，如熟悉此技藝者可輕易知曉，中央處理單元112可以是型號6502的微處理器，但不以此為限。且存儲器接口控制器120包括范圍檢查器122、緩沖器124、備妥旗標(biāo)126、狀態(tài)控制單元128與存儲器接口130。
請繼續(xù)參照圖1，通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110內(nèi)的耦接關(guān)為中央處理單元112耦接至只讀存儲器114與存儲器接口控制器120，而存儲器接口控制器120內(nèi)的耦接關(guān)系則為范圍檢查器122耦接至狀態(tài)控制單元128、緩沖器124耦接至備妥旗標(biāo)126與存儲器接口130、備妥旗標(biāo)126耦接至中央處理單元112、狀態(tài)控制單元128耦接至中央處理單元112與存儲器接口130。
在本實施例中，當(dāng)在等待模式時，范圍檢查器122首先判斷中央處理單元所欲存取數(shù)據(jù)的地址是否位于預(yù)設(shè)地址范圍，當(dāng)判斷得知數(shù)據(jù)的地址位于外部存儲器150的地址范圍內(nèi)或落于只讀存儲器114的地址范圍外時，即發(fā)出范圍檢查信號至狀態(tài)控制單元128。在狀態(tài)控制單元128接收到存儲器接口130傳來的范圍檢查信號時，則對中央處理單元112插入等待狀態(tài)，其中，可以在例如是中央處理單元112的主時脈信號為邏輯高準(zhǔn)位時插入等待狀態(tài)。
接著，當(dāng)擷取完數(shù)據(jù)后即取消對中央處理單元112所插入的等待狀態(tài)。
在本實施例中，當(dāng)通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置處于征詢模式時，存儲器接口控制器120還包括有緩沖器124與備妥旗標(biāo)126，其中，如熟悉此技藝者可輕易知曉，緩沖器124可以是具有多個緩存單元，且這些緩存單元均能個別儲存一字節(jié)以上的數(shù)據(jù)的接收緩沖器，但不以此為限。
當(dāng)裝置110處于征詢模式時，緩沖器124為暫時儲存通過總線140所存取的外部存儲器150的數(shù)據(jù)，而中央處理單元112則通過征詢備妥旗標(biāo)126，以使得當(dāng)緩沖器124已經(jīng)正確地經(jīng)由存儲器接口130存取外部存儲器150的數(shù)據(jù)時，中央處理單元112能通過緩沖器124正確存取數(shù)據(jù)。其中，如熟悉此技藝者可輕易知曉，使用征詢模式所存取的數(shù)據(jù)可以是語音數(shù)據(jù)或歌曲數(shù)據(jù)，但不以此為限。
在本發(fā)明的較佳實施例中，中央處理單元112將通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置110設(shè)定為征詢模式時，可使得狀態(tài)控制單元128將不會對中央處理單元112插入等待狀態(tài)，且其將通過執(zhí)行讀取存儲器指令來激活存儲器接口控制器120。
在本發(fā)明的較佳實施例中，征詢模式可于未影響中央處理單元的執(zhí)行速度下，全速擷取數(shù)據(jù)。
請接著參考圖3與圖4，圖3為依照本發(fā)明一較佳實施例的一種實現(xiàn)狀態(tài)控制單元128的電路圖，圖4為依照本發(fā)明一較佳實施例的一種狀態(tài)控制單元128的時序圖。在圖3中，此實現(xiàn)狀態(tài)控制單元128的電路包括接收序列接口控制旗標(biāo)與致能信號的與門310、接收系統(tǒng)時脈與等待信號的或門320以及耦接至或門320的例如是型號為6502微處理器的中央處理單元112。其中，序列接口控制旗標(biāo)可以例如是本實施例中的范圍檢查信號。
請合并參照圖3與圖4，其中，當(dāng)此裝置于地址范圍檢查確認(rèn)時，序列接口旗標(biāo)變?yōu)檫壿嫷蜏?zhǔn)位；當(dāng)序列數(shù)據(jù)已經(jīng)存取完畢時，序列接口旗標(biāo)變?yōu)檫壿嫺邷?zhǔn)位。而致能信號在此裝置設(shè)定為等待模式時發(fā)出高準(zhǔn)位的致能信號，當(dāng)設(shè)定為征詢模式時，則發(fā)出低準(zhǔn)位的致能信號。
當(dāng)處于地址范圍檢查確認(rèn)時(即當(dāng)判斷得知數(shù)據(jù)的地址位于外部存儲器的地址范圍內(nèi)或落于只讀存儲器的地址范圍外時)，序列接口控制旗標(biāo)為邏輯低準(zhǔn)位，在輸入至與門310前經(jīng)過反相，使得其變?yōu)檫壿嫺邷?zhǔn)位，而輸入至與門310致能信號為高準(zhǔn)位，則此時與門310輸出的等待信號為邏輯高準(zhǔn)位。而系統(tǒng)時脈與為邏輯高準(zhǔn)位的等待信號經(jīng)過或門320運算后，將輸出一為邏輯高準(zhǔn)位的微處理器時脈至中央處理單元112。此時的微處理器時脈將維持其高準(zhǔn)位狀態(tài)，不再變換。
當(dāng)裝置從地址范圍檢查確認(rèn)變?yōu)樾蛄袛?shù)據(jù)已經(jīng)存取完畢時，序列接口控制旗標(biāo)將從邏輯低準(zhǔn)位變?yōu)檫壿嫺邷?zhǔn)位，在輸入至與門310前經(jīng)過反相，使得其變?yōu)檫壿嫷蜏?zhǔn)位，而輸入至與門310致能信號則為低準(zhǔn)位，則此時與門310輸出的等待信號為邏輯低準(zhǔn)位。接著，系統(tǒng)時脈與為邏輯低準(zhǔn)位的等待信號經(jīng)過或門320運算后，將輸出與系統(tǒng)時脈同相的微處理器時脈至中央處理單元112。此時的微處理器時脈將從邏輯高準(zhǔn)位變?yōu)榕c系統(tǒng)時脈同相。
請參考圖2，其為依照本發(fā)明一較佳實施例的一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的操作方法流程圖。
在本實施例中，其操作方法為首先為設(shè)定只讀存儲器的一預(yù)設(shè)地址范圍(步驟s202)，接著由存儲器接口控制器判斷所欲擷取的程序指令的地址是否位于預(yù)設(shè)地址范圍(步驟s204)。如果存儲器接口控制器判斷得到所欲擷取的程序指令的地址位于預(yù)設(shè)地址范圍之外時，存儲器接口控制器即對中央處理單元插入等待狀態(tài)，使中央處理單元的時脈信號不再變換其狀態(tài)，直至程序指令被擷取完畢(步驟s206)。反之，如果存儲器接口控制器判斷得到所欲擷取的程序指令的地址位于預(yù)設(shè)地址范圍之內(nèi)時，中央處理單元即直接擷取程序指令(步驟s212)。最后，中央處理單元執(zhí)行所擷取的程序指令(步驟s208)，且不斷重復(fù)以上步驟，直到執(zhí)行被終止為止(步驟s210)。
綜合以上所述，本發(fā)明的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法具有下列優(yōu)點(1)本發(fā)明的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法，因使用序列式總線可使微控制器的接腳數(shù)為最少，以節(jié)省制造成本。
(2)本發(fā)明的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法，可將例如是匯編語言的程序儲存于外部存儲器中，以簡化微控制器內(nèi)只讀存儲器。
(3)本發(fā)明的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法，其微控制器不需特別加裝解譯器，節(jié)省微控制器的資源。
權(quán)利要求
1.一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其中該裝置通過一總線耦接至一外部存儲器，且該外部存儲器至少儲存一第一程序，其特征是，該裝置包括一只讀存儲器，其儲存一第二程序；一中央處理單元，耦接至該只讀存儲器，其執(zhí)行該第一程序與該第二程序其中之一；以及一存儲器接口控制器，其當(dāng)該中央處理單元欲執(zhí)行該外部存儲器的該第一程序內(nèi)的指令時，對該中央處理單元插入一等待狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該裝置為一微控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該存儲器接口控制器包括一存儲器接口，耦接至該總線，其作為該存儲器接口控制器與該總線的傳輸接口；一范圍檢查器，為判斷該中央處理單元所欲存取數(shù)據(jù)的一地址是否位于一預(yù)設(shè)地址范圍以及選擇性地發(fā)出一范圍檢查信號；以及一狀態(tài)控制單元，耦接至該存儲器接口、該范圍檢查器與該中央處理單元，其當(dāng)接收到該范圍檢查信號時，對該中央處理單元插入該等待狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該范圍檢查器判斷當(dāng)該中央處理單元所欲存取數(shù)據(jù)的該地址位于該外部存儲器的地址范圍內(nèi)與該地址落于該只讀存儲器的地址范圍外二者擇一時，發(fā)出該范圍檢查信號。
5.如權(quán)利要求3所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該裝置更包括一征詢模式，且該存儲器接口控制器還包括一緩沖器，耦接至該存儲器接口，用以暫存通過該總線存取該外部存儲器的數(shù)據(jù)；以及一備妥旗標(biāo)，耦接至該緩沖器與該中央處理單元，該中央處理單元征詢該備妥旗標(biāo)，當(dāng)該緩沖器已正確經(jīng)由該存儲器接口存取該外部存儲器的數(shù)據(jù)時，則該中央處理單元通過該緩沖器正確存取數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該中央處理單元將該裝置設(shè)定為該征詢模式時，令該狀態(tài)控制單元不對該中央處理單元插入該等待狀態(tài)，并通過執(zhí)行一讀取存儲器指令來激活該存儲器接口控制器。
7.如權(quán)利要求5所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該緩沖器具有復(fù)數(shù)個緩存單元，該些緩存單元能個別儲存至少1字節(jié)的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求5所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，使用該征詢模式所存取的數(shù)據(jù)包括語音數(shù)據(jù)與歌曲數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該裝置與該外部存儲器間一次的數(shù)據(jù)傳輸量為單一位、二個位、半字節(jié)與一字節(jié)中的任一。
10.如權(quán)利要求3所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置，其特征是，該預(yù)設(shè)地址范圍為可任意設(shè)定。
11.一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置的操作方法，其特征是，該通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置至少包括一中央處理單元，該操作方法包括下列步驟設(shè)定一預(yù)設(shè)地址范圍；判斷所欲擷取的一程序指令的一地址位于該預(yù)設(shè)地址范圍與否；當(dāng)該地址位于該預(yù)設(shè)地址范圍之外時，則對該中央處理單元插入一等待狀態(tài)，直至該程序指令被擷取完畢；以及該中央處理單元執(zhí)行該程序指令。
12.如權(quán)利要求11所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置的操作方法，其特征是，該通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置為一微控制器。
13.如權(quán)利要求11所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置的操作方法，其特征是，對該中央處理單元插入該等待狀態(tài)，使供給至該中央處理單元的時脈信號不再變態(tài)。
14.如權(quán)利要求11所述的通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置的操作方法，其特征是，該預(yù)設(shè)地址范圍為可任意設(shè)定。
全文摘要
一種通過插入等待狀態(tài)以延伸地址空間的裝置與其操作方法，其包括中央處理單元、只讀存儲器以及存儲器接口控制器。此裝置為利用當(dāng)中央處理單元所欲擷取的數(shù)據(jù)或程序的地址未位于所預(yù)設(shè)的地址范圍時，存儲器接口控制器將在中央處理單元中插入等待狀態(tài)，直至數(shù)據(jù)或程序被擷取完畢為止。
文檔編號G06F9/26GK1549112SQ0313141
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者張生財, 紀(jì)朝文 申請人:華邦電子股份有限公司