ПЕРСОНАЛЬНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА Российский патент 1997 года по МПК G06F15/16 

Изобретение относится к персональной компьютерной системе и, в частности, к персональному компьютеру, способной идентифицировать емкость памяти запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами, используемого совместно с компьютером.

Персональные компьютерные системы вообще и IBM персональные компьютеры, в частности, получили широкое распространение благодаря тому, что позволяют прилагать компьютерную мощь к различным секторам современного общества. Персональные компьютерные системы обычно можно определить как настольные, напольные или портативный микрокомпьютер, состоящий из системного устройства, обладающего одиночным системным процессором и ассоциированными энергозависимой и энергонезависимой памятями, дисплейным монитором, клавиатурой, одним или более дискетными приводами, дисковым запоминающим устройством с несъемным носителем и, возможно, принтером. Одной из отличительных характеристик таких систем является использование объединительной платы, или системного планара, для электрического объединения этих компонентов. Такие системы проектируют в основном с целью предоставления одиночному пользователю независимой вычислительной мощности, и они настолько дешевы, что доступны отдельным лицам и небольшим предприятиям. Примерами таких систем могут служить IBM персональные компьютеры ХТ и АИ и IBM персональные системы [2 моделей 25, 30, 50, 60, 70 и 80]
Эти системы можно классифицировать по принадлежности одному из двух семейств. Первое семейство, обычно именуемое семейством 1 модулей, использует шинную архитектуру, реализованную в IBM персональном компьютере АТ и других "IBM совместимых" машинах. Второе семейство, обычно именуемое семейством 11 моделей, использует IBM микроканальную архитектуру, реализованную в IBM персональных системах [2 моделей с 50 по 80] Многие модели семейства 1 используют популярные микропроцессор Интел 8088 или 8086 в качестве системного процессора. Эти процессоры способны адресовать один мегабайт памяти. Некоторые модели семейства 1 и большинство моделей семейства 11 используют, как правило, высокоскоростные микропроцессоры Интел 80286, 80386 и 80486, которые могут работать в реальном режиме для эмулирования более медлительного микропроцессора Интел 8086 или в защищенном режиме, в котором адресуемая область расширяется от одного мегабайта до четырех гигабайтов в некоторых моделях. Существенно, что способность процессоров 80286, 80386 и 80486 работать в реальном режиме обеспечивает совместимость аппаратной части с программной частью, написанной для микропроцессоров 8086 и 8086.

Подобные персональные компьютеры отличаются "открытой" архитектурой. Другими словами, эти системы проектируют и конструируют таким образом, что можно выбирать и добавлять к системам дополнительные периферийные устройства, подобные запоминающим устройствам произвольного доступа со сменными средами /ЗУПД/, или заменить существующее устройство на устройство другого типа. Приводы гибких дисков, упомянутые выше, дают пример ЗУПД со сменными средами. Для примера, многие машины семейства 1 зачастую оснащались приводом гибкого диска 5,25 дюйма большой емкости (как высокой плотности), способными хранить 1,2 мегабайта на одной дискете. Однако такие машины могли оснащаться ранее известного типа ЗУПД, которое использует диск 5,25 дюйма для хранения 360 килобайтов данных. Машины семейства 11 могут иметь ЗУПД, использующие дискеты 3,5 дюйма для хранения 780 килобайт или 1,44 мегабайта данных. Известны и разрабатываются другие ЗУПД со сменными средами для использования внутри или совместно с компьютерами названных типов.

Известна компьютерная система, содержащая системный процессор, энергозависимое запоминающее устройство с произвольной выборкой, блок управления энергозависимым запоминающим устройством с произвольной выборкой, блок синхронизации управления шинами, контроллер запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами и запоминающее устройство прямого доступа со сменными средами, причем входы/выходы системного процессора соединены через первую системную шину с входами/выходами блока синхронизации управления шинами, с первой группой входов/выходов контроллера запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами, с первой группой входов/выходов блока управления энергозависимым запоминающим устройством с произвольной выборкой, вторая группа входов/выходов которого соединена с входами/выходами энергозависимого запоминающего устройства с произвольной выборкой, входы/выходы запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами соединены через магистрали второй системой шины со второй группой входов/выходов контроллер запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами (патенты США NN 4586134 и 4833596 (прототип).

Целью изобретения является наделение персональной компьютерной системы способностью различать типы ЗУПД со сменными средами, которые могут быть использованы с такой системой. Для реализации этой цели изобретения, по крайней мере некоторые из множества проводящих сигналов линий, соединяющих запоминающее устройство и контроллер запоминающего устройства, используются для идентификации контроллера типа устройства, с которым контроллер имеет связь.

Другой целью изобретения является обеспечение возможности различать несколько типов ЗУПД со сменными средами при сохранении возможности встраивать в систему как запоминающие устройства старых типов, которые специально не приспособлены для выполнения задачи различения, описанной выше, так и запоминающих устройств более современных типов, которые специально оснащены, чтобы быть адаптированными. Для реализации этой цели изобретения специальная идентифицирующая информация передается из ЗУПД на контроллер по линиям, которые хотя и существуют в устройствах старых типов, не используются для других целей.

Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых:
Фиг. 1 перспективный вид персонального компьютера, реализующего настоящее изобретение;
Фиг. 2 перспективный вид в разобранном виде некоторых элементов персонального компьютера, представленного на Фиг. 1, включая шасси, крышку, электромеханическое запоминающее устройство прямого доступа и планарную (объединительную) плату;
Фиг. 3 в схематичном виде изображения некоторых компонентов персонального компьютера, представленного на Фиг. 1 и Фиг. 2;
Фиг. 4 в схематическом виде изображение многолинейной взаимосвязи между контроллером и ЗУПД со сменными средами, соответствующую настоящему изобретению, и
Фиг. 5 схема кодирования для передачи идентифицирующих данных, соответствующую настоящему изобретению.

Хотя изобретение будет ниже описано подробно со ссылками на приложенные фигуры, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, должно быть ясно с самого начала нижеследующего описания, что специалисты в соответствующих областях могут модифицировать настоящее изобретение, описываемое ниже, по-прежнему достигая положительных результатов настоящего изобретения. В соответствии с этим нижеследующее описание следует считать лишь примером воплощения изобретения, не ограничивающим изобретение.

На приложенных фигурах, микрокомпьютер, реализующий изобретение, обозначен позицией 1 /Фиг. 1/. Как сказано выше, компьютер 1 может иметь ассоциированные монитор 2, клавиатуру 3 и принтер или графопостроитель 4. Компьютер 1 имеет крышку 5, образованную из декоративного внешнего элемента 6 /Фиг. 2/ и внутреннего экранирующего элемента, которые совместно с шасси 7 определяют замкнутое, экранированное пространство для приема электрических компонентов, обрабатывающих и хранящих данные, используемые для приема и хранения цифровых данных. По крайней мере, некоторые из этих компонентов смонтированы на многослойном планаре 8, или объединительной плате, которая установлена на шасси 7 и является средством, электрически объединяющем компоненты компьютера 1, включая перечисленные выше и другие ассоциированные элементы, подобные приводам гибких дисков, разнообразным ЗУПД, вспомогательным картам или платам, и т.д. Как будет разъяснено более подробно ниже, планар 8 обеспечивает проход входных/выходных сигналов на и от рабочих компонентов микропроцессора.

Шасси 7 имеет базу, обозначенную позицией 9, переднюю панель, обозначенную позицией 11 /Фиг. 2/. Переднюю панель 10 оконтуривает по крайней мере одну открытую нишу (на фигуре изображены четыре ниши) для приема запоминающего данные устройства, подобного дисковому приводу для магнитных или оптических дисков, резервному ленточному приводу и т.д. На фигуре изображены пара верхних ниш 12, 13 и пара нижних ниш 14, 15. Одна из верхних ниш 12 приспособлена для приема периферийных устройств первого размера приспособлена принимать приводы одного из двух размеров (например, 3,5 и 5,25 дюйма); нижние ниши приспособлены принимать устройства только одного размера (3,5 дюйма). Один привод гибкого диска 16 размещен в верхней нише 13, являясь запоминающим устройством прямого доступа со сменными средами, способным принимать вставляемые в него дискеты и использовать дискету для приема, хранения и выдачи данных общеизвестным способом. Остальные ниши изображены пустыми.

Перед сопоставлением описанной выше структуры с настоящим изобретением целесообразно в сжатой форме изложить общие принципы работы персональной компьютерной системы. На /Фиг. 3/ изображена блок-схема персональной компьютерной системы, иллюстрирующая разностные компоненты компьютерной системы, подобной системе 1, соответствующей изобретению, которая включает в себя компоненты, смонтированные на планаре 8, и соединения планара с пазами ввода/вывода и другими аппаратными средствами персональной компьютерной системы. С планаром соединен системный процессор 17, содержащий микропроцессор, который соединен с высокоскоростной локальной шиной 18 центрального процессорного устройства через блок синхронизации управления шинами 19 с блоком управления памятью 20, который в свою очередь соединен с энергозависимым ЗУПД 21. Хотя и можно использовать любой подходящий микропроцессор, целесообразно использовать микропроцессор Интел 80386.

Хотя изобретение ниже описано со ссылками на конкретную блок-схему, представленную на /фиг. 3/, должно быть ясно, что устройство и способы, соответствующие изобретению, можно использовать применительно к другим аппаратным конфигурациям планарной платы. Например, системным процессором может быть микропроцессор Интел 80286 или 80486.

Как показано на /фиг. 3/, локальная шина 18 центрального процессорного устройства (содержащая информационные, адресные и управляющие компоненты) служит для соединения микропроцессора 17 математического сопроцессора 22, кеш-контроллера 23 и кеш-памяти 24. К локальной шине 18 центрального процессорного устройства также присоединен буфер 25. Буфер 25, в свою очередь, соединен с низкоскоростной (в сравнении с локальной шиной центрального процессорного устройства) системной шиной 26, которая также содержит информационные адресные и управляющие компоненты. Системная шина соединяет буфер 25 с дополнительным буфером 27. Системная шина, в свою очередь, соединена с блоком синхронизации управления шинами 19 и ЗУПД 28. УЗПД 28 содержит центральное арбитражное устройство 29 и контроллер ЗУПД 30. Буфер 31 обеспечивает интерфейс между системной шиной 26 и вспомогательной специальной шиной, подобной микроканальной шине 32. К шине 32 присоединено некоторое множество входных-выходных пазов 33 для приема микроканальных адаптерных карт, которые, в свою очередь, могут быть соединены с входным-выходным устройством или памятью.

Управляющая арбитражем шина 34 соединяет контроллер ЗУПД 30 и центральное арбитражное устройство 29 с входными/выходными пазами 33 и дискетным адаптером 35. С системной шиной 26 также соединен блок управления памятью 20, который состоит из контроллера памяти 36, адресного мультиплексора 37 и буфера данных 38. Блок управления памятью 20 дополнительно соединен с памятью произвольного доступа, представленной модулем ЗУПД 21. Блок управления памятью 20 включает в себя логику для отражения адресов на и от микропроцессора 17 на конкретные области ЗУПД 21. Эта логика используется для регенерации ЗУПД, предварительно занятого базовой системой ввода-вывода. Блок управления памятью 20 также генерирует сигнал "Выбор ПЗУ" (ROM SEL), который используется для разрешения или запрещения работы ПЗУ 39.

Хотя микрокомпьютерная система 1 изображена с базовым одномегабайтным модулем ЗУПД, должно быть ясно, что можно включить дополнительную память, проиллюстрированную на фиг. 3 вспомогательными запоминающими модулями 40 42. Исключительно ради иллюстративных целей изобретение описано со ссылками на базовый одномегабайтный модуль 21 памяти.

Фиксирующий буфер 27 включен между системной шиной 26 и шиной ввода/вывода планара 43. Шина ввода/вывода планара 43 содержит соответственно адресные, информационные и управляющие компоненты. Вдоль шины ввода/вывода планара 43 подсоединено некоторое множество адаптеров ввода/вывода и другие компоненты, подобные дисплейному адаптеру 44 (который используется для управления монитором 2), ДМОП (CMOS), часы 45, энергонезависимое ДМОП ЗУПД 46, обозначенное ниже NVRAM, RS 232 адаптер 47, параллельный адаптер 48, некоторое множество таймеров 49, дискетный адаптер 35, контроллер прерывный 50 и ПЗУ 39. ПЗУ 39 содержит базовую систему ввода/вывода, которая используется для обеспечения интерфейса между устройствами ввода/вывода и операционной системой микропроцессора 17. Базовая система ввода/вывода, хранящаяся в ПЗУ 39, может копироваться в ЗУПД 21 для уменьшения времени работы базовой системы ввода/вывода. ПЗУ 39 также реагирует на сигнал его выборки (ROM SEL), генерируемый блоком управления памятью 20. Если ПЗУ 39 включено блоком управления памятью 20, базовая система ввода-вывода исполняется с использованием ПЗУ. Если ПЗУ 39 отключено блоком управления памятью 20, ПЗУ не реагирует на адресные запросы от микропроцессора 17 (другими словами базовая система ввода/вывода исполняется с использованием ЗУПД).

Шина ввода/вывода планара 43, описанная выше, включает в себя части, представляющие проводящие линии, образованные во внутpенних слоях многослойного планара 8, и, в частности, включают некоторое число таких линий в части, простирающейся вдоль кромки планара 8, которые расположены вдоль передней и задней панелей шасси. Такая конструкция планара позволяет разместить несколько разъемов ввода/вывода вдоль такой боковой кромки для обмена сигналами с устройствами, подобными монитору, клавиатуре и принтеру.

Часы 45 служат для вычислений времени суток, и энергонезависимое ЗУПД используется для хранения данных о конфигурации системы. Другими словами, энергонезависимое ЗУПД содержит величины, описывающие текущую конфигурацию системы. Например, энергонезависимое ЗУПД содержит информацию, описывающую емкость фиксированного диска или дискеты, тип дисплея, объем памяти, время, дату, т. д. В энергонезависимом ЗУПД, в частности, хранятся данные (которые могут занимать один бит), которые используются блоком управления памятью 20 для определения: исполняется базовая система ввода-вывода с использованием ПЗУ или ЗУПД и надо ли регенерировать ЗУПД, предназначенное для использования ЗУПД базовой системы ввода-вывода. Далее, эти данные хранятся в энергонезависимом ЗУПД всякий раз, когда исполняется некоторая специальная конфигурирующая программа, подобная "Настройке Конфигурации". Целью исполнения программы "Настройка Конфигурации" является сохранение величин, характеризующих конфигурацию системы в энергонезависимом ЗУПД.

Как сказано выше, компьютер имеет крышку, обозначенную позицией 5, которая совместно с шасси 7 образует замкнутое экранированное пространство для размещения в нем названных выше компонентов микрокомпьютера. Крышка, предпочтительно, изготавливается с внешним декоративным элементом 6, представляющим собой цельнолитой компонент из формовочного синтетического материала, и тонколистовой металлической обшивкой, облегающей форму декоративного внешнего элемента. Однако крышка может быть изготовлена любым другим известным способом, так что полезность изобретения не ограничивается оболочкой описанного типа.

В персональных компьютерах общего назначения, описываемых здесь, было принято до настоящего изобретения предусматривать соединение контроллера 35 и ЗУПД 51 со сменными средами, подобным приводу гибкого диска 16 с помощью многочисленных магистралей 51а, передающих электрические цифровые сигналы. Обычно взаимосвязь устанавливали посредством кабелей, соединяющих контроллер и привод, или прямым соединением ЗУПД с системным планаром 8. В персональных компьютерах ранних моделей, выпускающихся настоящим заявителем, или полностью совместимых с ними машинах взаимосвязь устанавливалась с помощью набора из тридцати четырех магистралей, или проводников, причем различным магистралям присваивались различные функции. Некоторые функции и магистрали прежде использовались для определения типов дискетного драйвера и сред, как это раскрыли Беренс и др.(в патенте США 4,733,036 от 20 сентября 1988) и Агоглия и др. в патенте США 4,928,193 (оба патента принадлежат настоящему заявителю).

Чтобы достигнуть целей настоящего изобретения паре проводящих магистралей, прежде использовавшихся в старых типах ЗУПД, присвоены новые функции, и новые функции реализованы таким образом, что разрешают восходящую совместимость более ранних типов приводов при достижении новых функций. Другими словами, присвоение новых функций паре проводящих сигнал магистралей делает контроллер способным различать старые и новые типы запоминающих устройств. Далее, когда контроллер опознает более современного типа устройство, он также оказывается способным охарактеризовать конкретный тип такого устройства емкость памяти.

В известных персональных компьютерах описываемых типов процедура самотестирования после включения определяла наличие УЗПД путем подачи команд на каждую из имеющихся ниш для приводов и наблюдала за возвратом конкретного сигнала. После установления наличия привода определялся тип привода выдачей шаговой последовательности и наблюдением за обратными сигналами, чтобы различать устройства, обладающие различными емкостями памяти. После определения емкости памяти делается системное предположение относительно конкретного типа устройства, основанное на известных и предполагаемых к использованию устройствах, которые могут быть вставлены и иметь установленную емкость памяти.

В персональном компьютере любого из описанных типов при реализации настоящего изобретения пара проводящих сигнал магистралей, прежде зарезервированных или не использовавшихся, или использовавшихся для возврата через землю для обеспечения изоляции других сигналов, используются сначала для определения: принадлежат ли вставленные запоминающие устройства старому или новому типу, и затем, если будет установлено наличие запоминающих устройств более современных типов, для разрешения определения емкостей памяти вставленных устройств. Более конкретно, на схеме, представленной на Фиг. 4, четвертая магистраль из зарезервированной, не имевшей использования, стала магистралью для индикатора первого типа приводов, а девятая магистраль, использовавшаяся для возврата через землю, стала магистралью для индикатора второго типа приводов. Наличие способности опознавать отсутствие любого сигнала о типе приводов на паре магистралей и, если установлено наличие этих сигналов, способности различать комбинации сигналов, характеризующих емкость памяти опознанного устройства, позволяет достичь желаемые результаты.

Кодирование типовой идентификации устройств схематично проиллюстрировано на Фиг. 5. Кодирующая схема предполагает, что заданный из двух видов сигналов "Выбор привода" может быть послан, низкого L и высокого Н уровней. Запоминающее устройство может ответить, когда идентифицирующие драйверы окажутся включены после приема сигнала "Выбор привода", посылкой последовательности сигналов высокого и низкого уровней по каждой магистрали из этой пары, которые обозначены как среда типа 1 и среда типа 0 (первый тип среды и второй тип среды, соответственно). Представлено одно из возможных распределений значимостей ответов.

При исполнении процедуры, определяющей системную конфигурацию, предполагается выполнение шагов отмены выделений всех запоминающих устройств, считывание приписанного входного порта и тестирование на обнаружение двоичной комбинации "П". Наличие любой другой комбинации будет означать, что по крайней мере одно вставленное запоминающее устройство не участвует в работе схемы идентификации приводов, что дает основание считать, что идентификация, возвращенная всеми вставленными устройствами, ошибочна. После опознания ошибочной идентификации пользователь вынужден выполнить вручную процедуру конфигурирования, вводя информацию, необходимую для удовлетворительного использования ассоциированных запоминающих устройств. Если будет установлено, что запоминающие устройства выполняют схему, описанную выше, то будет послан сигнал "Выбор привода" по очереди на каждое из наличных устройств и будут считаны обратные сигналы разрешенной идентификации для обновления конфигурационной таблицы системы в отношении типа привода.

Если будет установлено, что опознание среды осуществляется, то выбор конкретного запоминающего устройства, на котором будет выполнена операция считывания (записывания) форматирования, инициирует определение: была ли вставлена сменная среда в запоминающее устройство. Если будет установлено, что среда отсутствует, пользователь получит сообщение о необходимости вставить среду. Если среда присутствует, то будут считаны состояния семнадцатой и двадцать седьмой магистралей опознания среды для определения по опознанным характеристикам среды (например, по отверстиям) типа вставленной среды.

Если операция форматирования будет запрошена, то среда будет отформатирована таким образом, который совместим с результатом определения среды. Если запрошенной окажется операция считывания или записывания, то будет выполнена ранее описанная процедура определения среды (о которой идет речь в патенте США N 4,773,036, выданном Беренсу и др.)для определения способа форматирования среды. Если будет обнаружено, что существующий формат совместим с результатом определения среды, полученным в соответствии с настоящим изобретением, то запрошенная операция будет выполнена. Если будет обнаружена несовместимость, то пользователь будет предупрежден о возможности ошибки. Пользователь будет иметь возможность дать команды на исполнение запрошенной операции, причем в этом случае результат определения, полученный в ходе процедуры, предложенной Беренсом и др. будет доминировать над результатом, полученным на основе опознания физических характеристика среды, и система проигнорирует информацию о результате опознания среды, представленную на линиях СРЕДА ТИПА 1 И СРЕДА ТИПА 0.

Обеспечивая данные, необходимые для обновления конфигурационной таблицы, настоящее изобретение позволяет различать несколько типов запоминающих устройств прямого доступа со сменными средами, используемых с такой системой, и использовать запоминающие устройства как старых типов, специально не приспособлявшиеся для исполнения описанного здесь опознания, так и запоминающие устройства современных типов, специально оснащенные, чтобы быть адаптированными.

Изобретение относится к персональным компьютерам, способным идентифицировать тип и емкость памяти запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами, используемого совместно с компьютером, данный эффект достигается тем, что в системную шину персональной компьютерной системы введены две магистрали, используемые для указания типа запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами. 5 ил.

Персональная компьютерная система, содержащая системный процессор, энергозависимое запоминающее устройство с произвольной выборкой, блок управления энергозависимым запоминающим устройством с произвольной выборкой, блок синхронизации управления шинами, контроллер запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами и запоминающее устройство прямого доступа со сменными средами, причем входы выходы системного процессора соединены через первую системную шину с входами выходами блока синхронизации управления шинами, с первой группой входов выходов контроллера запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами, с первой группой входов - выходов блока управления энергозависимым запоминающим устройством с произвольной выборкой, вторая группа входов выходов которого соединена с входами выходами энергозависимого запоминающего устройства с произвольной выборкой, входы выходы запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами соединены через магистрали второй системной шины с второй группой входов выходов контроллера запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами, отличающаяся тем, что во вторую системную шину введены две магистрали для указания типа запоминающего устройства прямого доступа со сменными средами.