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扩展卡及其控制方法

阅读:680发布:2021-04-11

专利汇可以提供扩展卡及其控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且产生预定 频率 的参考时钟不受扩展总线数据传输时钟频率 波动 影响,实现高性能 数据处理 ;微计算机测量数据传输时钟频率,并在测量频率的 基础 上,设置PLL 电路 产生的参考时钟的频率。,下面是扩展卡及其控制方法专利的具体信息内容。

1.一种扩展卡,包括:
信号产生装置,连接于预定扩展总线上,用于产生与通过扩展总 线提供的数据传输时钟同步的参考时钟;
测量装置,用于测量数据传输时钟的频率
设置装置,根据所述测量装置测量的频率,设置由所述信号产生 装置所产生的参考时钟的频率。
2.如权利要求1所述的扩展卡,还包括定时信号产生装置,用 于根据参考时钟,产生预定存储器的存取定时信号。
3.一种扩展卡存取控制方法,该扩展卡具有信号产生装置,信 号产生装置连接到预定扩展总线上,产生与通过扩展总线提供的数据 传输时钟同步的参考时钟,包括步骤:
测量数据传输时钟频率的测量步骤;
根据测量频率,设置信号产生装置所产生的参考时钟的频率的设 置步骤。

说明书全文

技术领域

发明涉及扩展卡,它连接到计算机设备的预定总线上,在给定的 时钟同步作用下,执行预定的扩展功能,还涉及扩展卡的控制方法,以 及一种存储介质,其中存储了可由计算机读出的程序。

迄今为止,以扩展总线来扩展功能的方法应用于诸如个人计算机及 其类似的设备。连接于扩展总线的卡被称为扩展卡。

这种扩展卡通过扩展总线上的信号线(主要是地址/数据线,控制 信号线,等等),向计算机主机传输和接收数据,因此为计算机提供了 扩展功能。

作为采用扩展总线的数据传输系统,有异步数据传输系统和同步数 据传输系统;异步传输系统是这样一个系统,数据利用控制信号进行信 号交换传输,且在数据传输时不使用公共时钟信号,并用相对低速的扩 展总线。

另一方面,同步传输系统是这样一个系统,数据通过用公共传输时 钟信号来传输,且数据传输速率较异步传输系统要高。

连接于同步传输系统扩展总线的扩展卡,其基准操作时钟的产生, 存在着两种系统:一种系统是通过计算机主机扩展总线来提供的数据传 输时钟信号,产生这种操作时钟并使整个电路工作,如图7所示时序, 上述两组时钟是同步的;而另一个系统,通过向扩展卡提供一组完全独 立的操作时钟发生器,卡的整个电路与数据传输时钟异步操作,其时序 关系如图8所示。

然而,扩展卡整个电路是基于来自计算机主机提供的数据传输时钟 工作的,当扩展总线是一种其时钟信号频率可由计算机主机任意设定的 扩展总线,例如PCI,在此情况下,扩展卡运行速度受扩展总线传输时 钟的频率影响,这样一来当传输时钟频率减慢时就带来问题,使扩展卡 效能变差。

对于整个电路运行是基于完全独立时钟信号的扩展卡,当两种时钟 信号频率和相位的差异被吸收时,就会发生额外开销以及传输速率下 降,同时还存在着这样一个问题,即需要一个FIFO存储器或其它器件 来匹配这样的同步,其匹配电路的规模会较庞大或者相当。

发明内容

本发明即用于解决上述问题,本发明的目的是提供一种扩展卡,其 中根据扩展总线提供的数据传输时钟波动,通过可改变地设置参照时钟 频率,实现了数据处理的高性能,而产生规定频率的参考时钟,不受扩 展总线提供的数据传输时钟频率波动的影响,而且还提供了一种扩展卡 的控制方法和一种存储介质,其中存储了可由计算机读出的程序。
根据本发明的实施例,扩展卡包括:信号发生装置,连接于预定扩 展总线,产生与扩展总线所提供的数据传输时钟相同步的参照时钟;测 量装置,测量数据传输时钟的频率;设置装置,根据测量装置所测量的 频率、设定信号产生装置所产生参考时钟的频率。
根据本发明,提供了一种扩展卡存取控制方法,该扩展卡具有信号 产生装置,信号产生装置连接到预定扩展总线上,产生与来自扩展总线 数据传输时钟同步的参考时钟,包括步骤:测量数据传输时钟频率的测 量步骤;在测量频率基础上,设置信号产生装置所产生参考时钟频率的 设置步骤。
附图说明
图1为一扩展卡结构的方框图,表示了本发明的一个实施例;
图2为图1所示PLL电路结构的方框图;
图3为时序图,表示了图1所示扩展卡存取控制信号之时序;
图4为表示图2中每个分频器的分频比与每个时钟之间关系的图;
图5为流程图,展示了本发明扩展卡存取控制过程的例子;
图6表示了存储介质的存储映象,存储了本发明中扩展卡要读出的 不同数据处理程序;
图7为一常规技术说明图;
图8为一常规技术说明图。

具体实施方式

〔实施例一〕
图1表示了扩展卡结构框图,说明了本发明一个实施例。
在图中,标号1为扩展卡主体;2是PLL电路,产生与扩展总线 输入时钟任意频率同步的时钟信号b;3是时序产生器,根据从PLL电 路2得到的时钟信号b产生RAS信号c和CAS信号d,作为对DRAM (动态随机存储器)电路4的存取信号,地址存器5的时序控制信号 e,以及类似的信号。
标号6表示一单片微计算机,其中具有CPU,RAM,ROM, 时序电路,计数器电路,以及类似电路(未示出)。扩展总线的时钟信 号a输入微计算机6的计数器(未示出);由此得到时钟信号a的计数 值。
微计算机6的控制信号f连接到PLL电路2;PLL电路2和类似 的电路中分频器的分频比设置,可被控制;进一步说,中断信号g和等 待信号h可由微计算机6输出到扩展总线。
标号4表示了DRAM(动态随机存储器)电路由许多RAM芯片 组成;标号5表示地址锁存器,锁存来自扩展总线地址/数据信号i,提 供给DRAM电路4,其功用是扩展总线和DRAM电路4的数据信号的 缓冲器电路。
标号7表示了一地址译码器,通过扩展总线的地址/数据信号i或类 似信号检测对DRAM电路4的访问,将检测结果作为存取信号j提供给 时序产生器3。
图2为表示图1中PLL电路2具体结构的框图,其中同图1的组 成部件,标号亦相同。
图中标号10为相位检测器(PD);11为低通滤波器(LPF); 12为压控振荡器(VCO);13和14为分频器;15为锁定检测器 (LD),用于根据相位检测器10的输出β产生PLL电路2的锁定信 号k。
下面说明图2中PLL电路2的运行。
输入时钟,即来自扩展总线数据传输时钟的相位,通过相位检测器 10与分频器14输出α相位相比较,产生相位差信号β;低通滤波器11 根据相位差将相位差信号β转换为电压信号γ;电压信号γ输入到压控振 荡器12中。
VCO12的振荡输出(输出时钟δ)输入到分频器14;通过这一反 馈环路,输入时钟a的相位和分频器14输出a的相位,即VCO12的输 出时钟δ受到控制,它们之间的相位总是保持同步。
VCO12的输出时钟δ输入到分频器13;此时假设输出时钟b的频 率为Fout,频率Fout与输入时钟a的频率Fin之间的关系为(Fout=N÷M ×Fin),当假设分频器13分频比设置为“M”而分频器14分频比设 置为“N”时,它们的相位就总会保持在同步状态。
进一步说,分频器13和14的分频比率可以由外部信号ε和ξ来设 置,即来自于微计算机6控制信号f。
参照图1和2等将实施例的结构特点描述如下。
上述扩展卡结构具有:信号产生装置(PLL电路2)连接到规定 的扩展总线上,用于通过对来自扩展总线的数据传输时钟的分频,产生 与数据传输时钟相同步的参考时钟(输出时钟b);测量装置(由微计 算机6内部的时序器组成)用于测量数据传输时钟的频率;设置装置, 用于根据测量装置测量的频率,设置由信号产生装置所产生的参考时钟 的频率,(如依据图4所示微计算机6中ROM或其它存储源中存储表, 下面将会详述,通过控制信号f设置分频器13和14的分频比率),从 而产生规定频率的参考时钟,不受来自扩展总线的数据传输时钟频率波 动的影响,得到高性能的数据处理。
由于扩展卡具有定时信号产生装置(时序发生器3),根据输出时 钟b对预定存储器(DRAM电路4或其它存储源)产生存取定时信号, 实现了存储器的存取基于规定频率的参考时钟,不受来自扩展总线传输 时钟频率波动的影响。
下面参考图3和4对每一部分详加描述。
图3为时序图,表示了图1所示扩展卡的存储器存取控制信号的时 序情况;图4表示图2中设置在分频器13和14分频比率及每个时钟间 的关系。
来自扩展卡的输入时钟a输入到微计算机6中;微计算机6把输入 时钟a提供给内部的计数电路(未示出),在预定时间内计算输入时钟 a的频率计算值,并把计算值设置为频率Fin。
作为存取访问的定时信号,RAS信号c和CAS信号d由时序发生 器3输入到DRAM电路4,其时序由图3所示;例如,现假定当DRAM 电路4的输出时钟频率等于33MHz,DRAM电路4的存取时间设置为 最高速率;为了由输入时钟a形成DRAM电路4最高速率时序,微计 算机通过PLL电路2设置控制信号f,这样使得输出时钟b的频率等于 33MHz。
特别要说明的是,图4所示分频器13的分频比设置为M,分频器 14的分频比设置为N;例如,当输入时钟a的频率在66MHz至60MHz 范围内时,分频比率M和N分别设置为“2”和“1”,则得到输出 时钟b为33MHz或30MHz;当输入时钟a的频率在60MHz至50MHz 范围内时,分频比率M和N分别设置为“9”和“5”,则得到输出 时钟b为33MHz或28MHz。
当分频比被设置了,频率也即被设定了。
PLL电路2锁定之前,微计算机6处于等待;PLL电路2被锁定 的状态表示了输入时钟a和输出时钟b处于完全同步的状态,如图3所 示,这些信号的上升沿是同时出现的。
在图2中,锁定信号k由PLL电路2的相位检测器10中相位信号 β通过锁定检测器15而得到;锁定信号k连接到微计算机6的输入端 口;当它检测到锁定状态持续到预定时间,微计算机6即确定可以访问 DRAM电路4,输出存取就绪信号l送往时序发生器3。
时序发生器3工作过程如下。
当PLL电路2没锁定即当不能存取DRAM电路4的状态下,来自 微计算机6的存取就绪信号l为“无效”状态;在此情况下,地址检测 器7检测来自扩展总线访问;当存取信号j被激活时,时序发生器3为 扩展总线激活存取重试信号m,请求扩展总线再试存取;或者时序发生 器3也可以使放弃信号n为有效;如果需要也可能激活等待信号o允许 扩展总线来等待。
当PLL电路2锁定即当DRAM电路4可以存取的状态下,来自微 计算机6的存取信号l处于“激活”状态;因此如果由地址检测器7产 生的表示扩展总线存取的存取信号j处于“激活”,就产生对地址锁存 器5和DRAM电路4的时序信号,正常存取过操作得以执行。
下面叙述这样一种情况,来自扩展总线的数据传输时钟信号a的频 率突然改变情况下的工作过程。
当时钟信号a的频率Fin突然改变时,PLL电路2的同步即被释 放;这样一来锁定信号k为“无效”并且微计算机6检测到失步状态; 当检测到失步状态时,微计算机6再次开始对传输时钟即输入时钟a频 率的测量过程,并控制PLL电路2,以便输出时钟b设置到最佳频率 上。
由于锁定信号k也输入到时序发生器3中,设备会上被设置到对 扩展总线来的访问为“不可能”状态;这样由微计算机处理延时造成的 非法存取情况能够避免。
其后的操作与电源接通时相同;当输入时钟a与输出时钟b同步, 且锁定信号k被设置为在预定时间内为“激活”时,存取就绪信号l被 设置为“激活”,设备进入正常的操作状态。
由于偶然原因如噪声或其它等引起的同步被释放情况的操作,同输 入时钟信号频率发生突然改变情况的操作也是类似的,
进一步说,当PLL电路在预定时间内没有锁住的情况时,应视为 硬件出现故障,给到扩展总线的中断信号g被激活,故障情况可通过给 计算机(未示出)。
根据本发明的扩展卡存取控制方法,参照图5所示流程图叙述如 下。
图5表示了根据本发明扩展卡存取控制过程一例的流程图,对应于 图1微计算机6数据处理过程,标号(1)至(13)分别表示处理步 骤。
首先,微计算机6设置一预定时间给内部定时器(1),将输入时 钟a输入到内部计数电路(未示出)中,使计数操作开始(2),当预 定时间的计数操作完成时(3),从计数值(4)计算出输入时钟a频 率。
随后,参照存储在微计算机6的ROM或其它存储源中的用于设置 分频比率M和N的表,如图4(5)所示,通过控制信号f(6)和(7) 来设置与分频器13和14相对应的值;用于计时预定时间的内部计时器 开始启动(8);当定时器完成预定时间的计时操作时(9),则检查 PLL电路2是否已被锁定;例如如果没有,使中断信号g有效的中断处 于激活状态(13),该状态被通知给主CPU,处理过程结束。
当在步骤(10)确定PLL电路2已被锁定,存取就绪信号l被“激 活”,由此进入设置DRAM电路4存取就绪状态(11),允许对DRAM 电路4的存取操作开始运行。
接下来,检查PLL电路2的锁定状态是否已经解锁(12);当被 解锁,即为“是”时,操作流程返回至步骤(1),重复相同过程。
〔实施例二〕
实施例一讲的是,PLL电路2中分频器13和14利用微计算机6 的控制信号f设置分频比率为M和N的情况,然而上述过程并不限于 使用微计算机6,也可以用硬件逻辑来组成。
进一步说,安装于扩展卡上的存储电路不仅限于DRAM电路4, 而且还可以采用SRAM电路或图象处理逻辑电路或其它类似的非存储 器电路。
本发明扩展卡可读出的数据处理程序的结构,将参照图6所示存储 图描述如下。
图6表示了存储介质的存储图,其中存储本发明所述扩展卡可读出 的多种数据处理程序。
尽管没有特别示出,用于管理存储于存储介质中程序的管理信息, 例如版本信息、作者信息以及其它信息也被存储起来;也有这种情况, 即依赖于读出侧OS或类似的程序的信息,例如识别和显示程序的图标 等也存储。
进一步说,属于不同程序的数据也在目录中被管理;也有这样情 况,把各种程序安装到计算机中的程序,在安装程序被压缩的情况下, 译码程序的程序和类似的程序,也被存储起来。
本实施例中图5表示的功能,可由主计算机从外部安装的程序来执 行;在这种情况下,本发明甚至可以应用到包括从CD-ROM、闪存、 FD等提供到外设或通过网络从其它外存介质提供的程序的信息组。
如上所述,显然可以理解,本发明目的的实现是通过这样的方法, 存储有实现上述实施例功能的软件程序码的存储介质,提供给一个系统 或一个设备,和计算机(或CPU或MPU),系统和设备读出,存储在 存储介质中的程序码并执行。
在此情况下,从存储介质中读出程序码自身,实现本发明新的功 能,已存程序码的存储介质实现了本发明。
作为提供程序码的存储介质,可以是诸如软盘硬盘、光盘、CD -ROM、CD-R、磁带、永久存储卡、ROM、EEPROM,等等。
同时显而易见,不仅上述实施例功能通过由计算机读出程序码执行 得以实现,而且在基于程序码的指令,OS(操作系统)等控制计算机 运行一部分或全部实际过程,上述实施例功能由这些过程实现。
进一步说,显而易见,存储介质中读出的程序码写入到插入计算机 的功能扩展卡或连接于计算机的功能扩展单元中之后,在基于程序码的 指令,功能扩展卡或功能扩展单元等的CPU执行一部分和全部实际过 程,上述实施例功能由这些过程实现。
根据上述本发明,由于扩展卡具有:信号产生装置,连接在预定扩 展总线上,产生与扩展总线提供的数据传输时钟同步的参考时钟;测量 数据传输时钟频率的测量装置;设置参考时钟频率的设置装置,参考时 钟由测量装置在测量频率基础上由信号发生装置产生;所以,产生预定 频率的参考时钟不受来自扩展总线传输时钟波动影响,高性能数据处理 得以实现。
由于扩展卡也有定时信号产生装置,它在参考时钟基础上产生规定 存储器的存取定时信号,所以可以实现在预定频率的参考时钟基础上, 不受来自扩展总线数据传输时钟频率波动影响的存储器访问。
这里也提供了扩展卡存取控制方法,该卡带有信号产生装置,连接 于预定扩展总线,产生与来自扩展总线数据传输时钟同步的参考时钟; 更进一步提供了存储介质,其中存有可由计算机读出并控制具有信号产 生装置的扩展卡的存取的程序,信号产生装置连接到预定扩展总线上, 产生与来扩展总线数据传输时钟同步的参考时钟,其中程序具有:测量 数据传输时钟频率的测量步骤;在测量频率基础上设置由信号产生装置 产生参考时钟频率的设置步骤;这样,在产生预定频率的参考时钟不受 来自扩展总线数据传输时钟频率波动影响的情况下,获得了数据处理的 高性能。
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