DE4120058A1

DE4120058A1 - CENTRAL UNIT

Info

Publication number: DE4120058A1
Application number: DE19914120058
Authority: DE
Inventors: Masayuki Hirokawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1991-12-19
Also published as: GB2246222A; GB2246222B; JPH0448331A; GB9112910D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine preisgünstige Zen traleinheit (CPU), die Befehlssysteme enthält, welche je weils entsprechenden Verwendungszwecken angepaßt sind.The invention relates to an inexpensive Zen traleinheit (CPU), which contains command systems, each because appropriate uses are adapted.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Universal-Mikrocompu ter, der eine Zentraleinheit (CPU) 40, eine Ein gabe/Ausgabe-Schaltung 41, einen Festspeicher (ROM) 42 und einen Schreib/Lesespeicher (RAM) 43 enthält und der ein breites Anwendungsgebiet in Nachrichtenübertragungsgeräten wie Faksimilegeräten, in Werkzeugmaschinen oder dgl. hat. Bei dem kürzlichen praktischen Einsatz eines derartigen Mi krocomputers wird entsprechend den Arten der verwendeten Mikrocomputer ein Mikrocode in einen nichtflüchtigen Spei cher wie einen Festspeicher oder dgl. eingeschrieben, der in der Zentraleinheit 40 enthalten ist. Fig. 3 is a plan view of a universal microcomputer which includes a CPU 40 , an input / output circuit 41 , a read only memory (ROM) 42 and a random access memory (RAM) 43 , and which is wide Field of application in communication devices such as facsimile devices, in machine tools or the like. Has. With the recent practical use of such Mi krocomputers microcode in a non-volatile SpeI is cher as a solid memory or the like according to the kinds of the microcomputer used. Enrolled included in the central unit 40.

Fig. 4 ist eine Blockdarstellung, die als Beispiel die Steuerung einer Zentraleinheit nach dem Stand der Technik durch einen solchen Mikrocode veranschaulicht. Diese Figur zeigt einen Mikrocode-Festspeicher 1, in dem Mikrocodes ge speichert sind, einen Decodierer 2 zum Decodieren eines Mi krocomputer-Befehls zu einem Mikrobefehl für eine Mikroope ration, ein Steuersignal 3 aus dem Decodierer, eine Sammel leitung 4 für das Lesen von von außen her zugeführten Be fehlen und dgl., eine interne Sammelleitung 5, ein Rechen- und Steuerwerk (ALU) 6 für das Ausführen eines jeden Mikro codes, eine Mikrobefehl-Übertragungsleitung 7 für das Über tragen eines Mikrobefehls, der einem jeweiligen Befehl aus dem Mikrocode-Festspeicher entspricht, eine Datensammellei tung 8 für die Ausgabe eines Ausführungsergebnisses des Re chen- und Steuerwerks, eine Kennungsleitung 9 zur Anzeige des Zustands des Ausführungsergebnisses, ein Kennungsregi ster 10 für das Speichern des Ausführungsergebniszustands und ein Register 11 zum Speichern von für das Ausführen ir gendeines Befehls benötigten Daten oder von Befehlsausfüh rungsergebnissen. Fig. 4 is a block diagram illustrating, by way of example, the control of a prior art central processing unit by such a microcode. This figure shows a microcode read-only memory 1 in which microcodes are stored, a decoder 2 for decoding a microcomputer instruction to a microinstruction for a microoperation, a control signal 3 from the decoder, a collecting line 4 for reading from Be supplied from the outside and the like., An internal bus 5 , an arithmetic and control unit (ALU) 6 for executing each micro code, a microinstruction transmission line 7 for the transmission of a microinstruction, the respective command from the microcode Read-only memory corresponds to a data collection line 8 for outputting an execution result of the arithmetic and control unit, an identification line 9 for displaying the state of the execution result, an identification register 10 for storing the execution result state and a register 11 for storing for executing ir Data required by a command or command execution results.

Die Funktion der Zentraleinheit nach dem Stand der Technik ist folgende:
Die Zentraleinheit liest einen Befehl ein, mit dem die Sam melleitung 4 beschickt ist. Der Decodierer 2 decodiert den Befehl und gibt das Steuersignal 3 an den Mikrocode-Fest speicher 1 ab. Der Mikrocode-Festspeicher 1 führt der Mi krobefehl-Übertragungsleitung 7 einen dem Steuersignal 3 entsprechenden Mikrobefehl zu. Das Rechen- und Steuerwerk 6 führt eine dem Mikrobefehl entsprechende Operation aus. Die für diese Operation erforderlichen Daten werden von der in ternen Sammelleitung 5 abgenommen, während ein Ergebnis dieser Operation der Datensammelleitung 8 und der Kennungs leitung 9 zugeführt wird. Das Kennungsregister 10 speichert einen gerade bestehenden Zustand. Falls bei dem Ausführen des Befehls der Inhalt des Registers 11 benötigt wird, wird er zu der internen Sammelleitung 5 ausgegeben, deren Inhalt in dem Register 11 gespeichert wird. Hierbei ist angenom men, daß der Mikrocode-Festspeicher 1 nicht veränderbar ist.The function of the central unit according to the prior art is as follows:
The central unit reads a command with which the Sam melleitung 4 is loaded. The decoder 2 decodes the command and outputs the control signal 3 to the microcode read-only memory 1 . The microcode read-only memory 1 leads the micro command transmission line 7 to a micro command corresponding to the control signal 3 . The arithmetic and control unit 6 carries out an operation corresponding to the microinstruction. The data required for this operation are taken from the internal bus 5 , while a result of this operation is supplied to the data bus 8 and the identification line 9 . The identification register 10 stores a current state. If the content of the register 11 is required when the command is executed, it is output to the internal bus 5 , the content of which is stored in the register 11 . Here it is assumed that the microcode read-only memory 1 cannot be changed.

Infolgedessen wurde eine Zentraleinheit vorgeschlagen, die anstelle des Mikrocode-Festspeichers 1 einen löschbaren programmierbaren Mikrocode-Festspeicher (Mikrocode-EPROM) 12 gemäß der Darstellung in Fig. 5 enthält. Diese Figur zeigt eine Schreibsteuerschaltung 13 zum Steuern des Ein schreibens in den löschbaren programmierbaren Festspeicher 12, Daten- und Steuersignale 14 aus der Schreibsteuerschal tung und Schreibsteuersignale und Datensignale 15, die in den Mikrocomputer von außen her eingegeben werden.As a result, a central processing unit has been proposed which instead of the microcode read-only memory 1 contains an erasable programmable microcode read-only memory (microcode EPROM) 12 as shown in FIG. 5. This figure shows a write control circuit 13 for controlling the write in the erasable programmable read-only memory 12 , data and control signals 14 from the write control circuit and write control signals and data signals 15 which are input into the microcomputer from the outside.

Fig. 6A und 6B zeigen ein Gehäuse für das Anbringen der Zentraleinheit an einem Substrat in Draufsicht bzw. in Schnittansicht. Diese Figuren zeigen eine Zentraleinheit 21, ein Keramiksubstrat 22 zum Festlegen der Zentralein heit, eine obere Abdeckung 23, ein Klebemittel 25 zum Fest legen der oberen Abdeckung, Zuleitungsdrähte 26 für die Eingabe und Ausgabe von Signalen für die Zentraleinheit 21 und zur Stromversorgung sowie ein für Ultraviolett-Strahlen durchlässiges Glas 24. FIGS. 6A and 6B show a housing for attaching the central unit to a substrate in plan view and in sectional view. These figures show a central unit 21 , a ceramic substrate 22 for fixing the central unit, an upper cover 23 , an adhesive 25 for fixing the upper cover, lead wires 26 for the input and output of signals for the central unit 21 and for the power supply, and one for Ultraviolet rays transmissive glass 24 .

Die normale Funktion dieser Zentraleinheit als Zentralver arbeitungseinheit ist die gleiche wie bei dem vorstehend beschriebenen Fall, bei dem der Mikrocode-Festspeicher ver wendet ist. Wenn es erwünscht ist, den Mikrocode-Inhalt zu ändern, wird diese Funktion unterbrochen und der löschbare programmierbare Mikrocode-Festspeicher 12 von außen mit Ul traviolett-Strahlen bestrahlt, um dessen Inhalt zu löschen. Hierfür ist das in Fig. 6 gezeigte Gehäuse mit dem Glas 24 erforderlich. Nachdem der Inhalt gelöscht ist, werden von außen her die Schreibsteuerungs- und Datensignale 15 einge geben, wodurch die Schreibsteuerschaltung 13 die für das Einschreiben benötigten Daten- und Steuersignale 14 erzeugt und die erforderlichen Daten (Codes) in den löschbaren pro grammierbaren Mikrocode-Festspeicher 12 einschreibt.The normal function of this central processing unit as the central processing unit is the same as that in the case described above in which the microcode read only memory is used. If it is desired to change the microcode content, this function is interrupted and the erasable programmable microcode memory 12 is externally irradiated with ultraviolet rays to erase its content. The housing with the glass 24 shown in FIG. 6 is required for this. After the content is deleted, the write control and data signals 15 are entered from the outside, whereby the write control circuit 13 generates the data and control signals 14 required for writing and the required data (codes) in the erasable programmable microcode fixed memory 12 enroll.

In Zentraleinheiten nach dem Stand der Technik, die an stelle des in Fig. 4 gezeigten Mikrocode-Festspeichers einen Masken-Festspeicher enthalten, kann der Mikrocode nicht geändert werden. Außerdem haben die anderen Zen traleinheiten nach dem Stand der Technik, die gemäß Fig. 5 anstelle des Mikrocode-Festspeichers den löschbaren pro grammierbaren Festspeicher 12 enthalten, Nachteile wegen des komplizierten Arbeitsaufwands, weil für das Ändern des Inhalts des Festspeichers die Bestrahlung mit den Ultravio lett-Strahlen erforderlich ist, sowie ferner wegen des benötigten teuren Gehäuses.The microcode cannot be changed in central processing units according to the prior art, which contain a mask read-only memory instead of the microcode read-only memory shown in FIG. 4. In addition, the other central units according to the prior art, which, according to FIG. 5, contain the erasable programmable read-only memory 12 instead of the microcode read-only memory, have disadvantages because of the complicated work involved because the radiation with the Ultravio lett for changing the content of the read-only memory -Beams is required, as well as because of the expensive housing required.

Im Hinblick auf die Mängel beim Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zentraleinheit zu schaffen, bei der ein preisgünstiges Kunststoffgehäuse ver wendet werden kann und die das Ändern einer Befehlsfolge auf eine für den jeweiligen Anwendungszweck geeignete Folge ermöglicht.In view of the shortcomings in the prior art, the Invention the task of a central unit create, in which an inexpensive plastic housing ver can be used and changing a command sequence in a sequence suitable for the respective application enables.

Bei der erfindungsgemäßen Zentraleinheit werden Mikrobe fehle in einen schnellen elektrisch löschbaren bzw. elek trisch parallel löschbaren programmierbaren Festspeicher (flash E²PROM) eingeschrieben, der auf elektrische Weise im ganzen löschbar ist. Daher kann durch ein elektrisches Si gnal der Mikrocode-Inhalt gelöscht und neu eingeschrieben werden.In the central unit according to the invention, microbes are written into a fast, electrically erasable or electrically parallel erasable programmable read-only memory (flash E ² PROM), which can be erased in an electrical manner. Therefore, the microcode content can be erased and rewritten by an electrical signal.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below by means of an embodiment game explained with reference to the drawing.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung eines Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Zentraleinheit. Fig. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment of a central processing unit according to the invention.

Fig. 2A und 2B sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittan sicht der in einem Gehäuse aufgenommenen erfin dungsgemäßen Zentraleinheit. Figs. 2A and 2B are a plan view and a view of the Schnittan accommodated in a housing OF INVENTION to the invention the central unit.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Mikrocomputer gemäß einem Beispiel. Fig. 3 is a top view of a microcomputer according to an example.

Fig. 4 und 5 sind Blockdarstellungen von Zentraleinheiten nach dem Stand der Technik. FIGS. 4 and 5 are block diagrams of central processing units according to the prior art.

Fig. 6A und 6B sind eine Draufsicht bzw. eine Schnittan sicht einer in einem Gehäuse untergebrachten Zen traleinheit nach dem Stand der Technik. FIGS. 6A and 6B are a plan view and a view of a Schnittan accommodated in a housing Zen traleinheit according to the prior art.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Zentraleinheit anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.An exemplary embodiment of the central unit according to the invention is described below with reference to FIGS . 1 and 2.

Die Fig. 1 zeigt einen Mikrocode-Speicherabschnitt 16, der einen elektrisch parallel löschbaren programmierbaren Fest speicher (flash E²PROM) enthält, ein Signal 18 zum Löschen des Inhalts des elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeichers 16, eine Lösch/Schreibsteuerschaltung 17 zum Löschen und Einschreiben des Inhalts des Festspeichers und ein externes Löschsignal 19. Außerdem zeigt die Figur einen Decodierer 2 für das Decodieren eines Befehls eines Mikro computers zu einem Mikrobefehl für das Bestimmen einer Mi krooperation, ein Steuersignal 3 aus dem Decodierer, eine Sammelleitung 4 für das Einlesen eines externen Befehls oder dgl., eine interne Sammelleitung 5, ein Rechen- und Steuerwerk (ALU) 6 für das Ausführen eines jeden Mikrocode- Befehls, eine Mikrobefehl-Übertragungsleitung 7 für das Übertragen eines Mikrobefehls, der einem jeweiligen Befehl aus dem Mikrocode-Festspeicher entspricht, eine Datensam melleitung 8 für die Ausgabe eines Ausführungsergebnisses des Rechen- und Steuerwerks, eine Kennungsleitung 9 für die Anzeige des Zustands des Ausführungsergebnisses, ein Kennungsregister 10 zum Speichern des Ausführungsergebnis zustands, ein Register 11 zum Speichern von für die Ausfüh rung irgendeines Befehls benötigten Daten oder von Ausfüh rungsergebnissen und ein Daten- und Steuersignal 14. Fig. 1 shows a microcode storage portion 16 (flash E ² PROM) an electrically parallel erasable programmable read only memory contains a signal 18 to erase the contents of the electrically erasable programmable read only memory 16, an erase / write control circuit 17 for deleting and writing the contents of the read-only memory and an external erase signal 19 . The figure also shows a decoder 2 for decoding an instruction from a microcomputer to a microinstruction for determining a microoperation, a control signal 3 from the decoder, a bus 4 for reading in an external command or the like, an internal bus 5 , an arithmetic and control unit (ALU) 6 for executing each microcode command, a microinstruction transmission line 7 for transmitting a microinstruction corresponding to a respective command from the microcode read-only memory, a data collection line 8 for outputting an execution result of the Computing and control unit, an identification line 9 for displaying the status of the execution result, an identification register 10 for storing the execution result state, a register 11 for storing data required for the execution of any command or execution results and a data and control signal 14 .

Diese Zentraleinheit 21 ist derart aufgebaut, daß sie mit einem Kunststoff 27 vergossen ist, wie es in Fig. 2A und 2B in Draufsicht bzw. Schnittansicht gezeigt ist. In diesen Figuren sind Zuleitungsanschlüsse mit 26 bezeichnet.This central unit 21 is constructed in such a way that it is cast with a plastic 27 , as shown in FIGS. 2A and 2B in plan view and sectional view. In these figures, lead connections are designated by 26 .

Die Funktion des auf die beschriebene Weise gestalteten Ausführungsbeispiels ist folgende:
Die normale Funktion ist die gleiche wie bei der Zen traleinheit nach dem Stand der Technik. Wenn es erwünscht ist, den Mikrocode-Inhalt zu ändern, wird die Befehlsaus führung unterbrochen und das externe Löschsignal 19 einge geben. Die durch das Löschsignal 19 gesteuerte Lösch/Schreibsteuerschaltung 17 gibt das elektrische Signal lS für das Löschen des Inhalts des elektrisch parallel löschbaren programmierbaren Festspeichers 16 ab. Der Inhalt des Festspeichers 16 wird durch eine Reihe von Operationen gelöscht. Darauffolgend wird das externe Schreibsteuerungs- und Datensignal 15 zum Steuern der Lösch/Schreibsteuer schaltung 17 eingegeben, die ihrerseits das Daten- und Steuersignal 14 für das Einschreiben in den Festspeicher 16 abgibt. Hierdurch wird irgendein erforderlicher Mikrocode in den elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeicher (flash E²PROM) 16 eingeschrieben.The function of the exemplary embodiment designed in the manner described is as follows:
The normal function is the same as that of the prior art central unit. If it is desired to change the microcode content, the command execution is interrupted and the external delete signal 19 is entered. The erase / write control circuit 17 controlled by the erase signal 19 emits the electrical signal IS for erasing the contents of the programmable read-only memory 16 which can be erased in parallel. The contents of the ROM 16 are cleared through a series of operations. Subsequently, the external write control and data signal 15 for controlling the erase / write control circuit 17 is input, which in turn emits the data and control signal 14 for writing into the ROM 16 . As a result, any required microcode is written into the electrically erasable programmable read-only memory (flash E ² PROM) 16 .

Sobald das Einschreiben beendet ist, werden die für den Lösch- und Schreibvorgang erforderlichen Signale 14 bis 19 schaltungsmäßig getrennt und es wird wieder die Funktion als Zentraleinheit aufgenommen.As soon as the writing is finished, the signals 14 to 19 required for the erasing and writing process are separated in terms of circuitry and the function as a central unit is resumed.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der Mikrocode (Befehl) für die Zentraleinheit in dem schnellen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspeicher gespeichert. Da her ist eine Inhaltsänderung ermöglicht und ein preisgün stiges Gehäuse verwendbar.As described above, the microcode (Command) for the central unit in the fast electrical erasable programmable memory. There Herewith a change of content is possible and an inexpensive permanent housing usable.

Es wird eine Zentraleinheit angegeben, die als eine in der Zentraleinheit vorgesehene Speichereinrichtung einen schnellen elektrisch löschbaren programmierbaren Festspei cher zum Speichern von Mikrobefehlen und zum Einschreiben der Mikrobefehle mit einem elektrischen Signal enthält.A central unit is specified that acts as one in the Central unit provided a memory device fast, electrically erasable programmable fixed memory for storing microinstructions and for writing that contains microinstructions with an electrical signal.

Claims

1. A CPU for reading an external program and decoding operation instructions for performing the operation corresponding to each instruction, the CPU executing a combination of micro-operations in controlling the execution of the decoding and the operation for each instruction in that the actual operation in the central unit is broken down into finer micro-operations in order to carry out the micro-operations according to microinstructions, characterized in that the microinstructions are stored in a fast, electrically erasable programmable read-only memory (flash E ² PROM) ( 16 ).

2. Central unit according to claim 1, characterized by an erase / write control circuit ( 17 ) for emitting an electrical erase signal ( 18 ) and data ( 14 ) to the electrically erasable programmable read-only memory ( 16 ).