專利名稱：外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種總線可調(diào)控的計算機系統(tǒng)，屬于計算機系統(tǒng)總線設計與外設調(diào)配技術領域。
隨著計算機的應用越來越普遍，計算機的種類也越來越多，功能隨之增加，性能隨之不斷提高。提高計算機系統(tǒng)的性能、處理能力及可靠性等，關鍵在于總線技術?？偩€從功能上分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線，其品種一般有S-100總線，STD總線，PC/XT總線，PC/AT總線，ISA總線，EISA總線，MULTIBUS總線等。早期計算機系統(tǒng)都是以CPU為核心進行設計，一切功能設計、邏輯設計、可靠性設計、工藝設計都是在CPU主機板上進行，如本申請人的ZL90106299號專利“多屏幕微型計算機及其工作方式”。近幾年興起的并行計算機熱潮也是圍繞CPU進行設計。如多CPU系統(tǒng)，多機系統(tǒng)等。
現(xiàn)有工業(yè)微機，以STD總線系列微機為多，圍繞STD總線采用Z-80CPU、8086CPU、V20CPU的工業(yè)微機已達產(chǎn)品化商業(yè)化水平。近的PC系列工業(yè)微機也有286、386、486問世。上述工業(yè)微機均采用無源母板結構AT總線標準。配以種類不同的模板，構成外設組態(tài)不同的工業(yè)微機系統(tǒng)。但是，現(xiàn)有微機的總線是不允許用戶操作調(diào)控的。與微機系統(tǒng)配套的外設組態(tài)也是固定的，亦不能由用戶調(diào)控。
本發(fā)明的目的旨在彌補已有技術的不足，設計了一種可操作調(diào)控總線的計算機系統(tǒng)，使計算機的外設組態(tài)可靈活方便地進行調(diào)控。
計算機領域技術更新十分迅速，要開發(fā)高性能的計算機系統(tǒng)，同時還要保持與國際標準一致，本發(fā)明的設計思想是以總線為核心進行計算機系統(tǒng)的設計?，F(xiàn)有工業(yè)微機普遍采用無源母板結構，無源母板結構AT總線標準。配以種類不同的模板，構成外設組態(tài)不同的工業(yè)微機系統(tǒng)。但是，現(xiàn)有微機的總線是不允許用戶操作調(diào)控的。與微機系統(tǒng)配套的外設組態(tài)也是固定的，亦不能由用戶調(diào)控。
本發(fā)明的目的旨在彌補已有技術的不足，設計了一種可操作調(diào)控總線的計算機系統(tǒng)，使計算機的外設組態(tài)可靈活方便地進行調(diào)控。
計算機領域技術更新十分迅速，要開發(fā)高性能的計算機系統(tǒng)，同時還要保持與國際標準一致，本發(fā)明的設計思想是以總線為核心進行計算機系統(tǒng)的設計?，F(xiàn)有工業(yè)微機普遍采用無源母板結構，無源母板上有9-21個I/O擴展槽口，這些I/O擴展槽上的總線信號是標準的通用的。本發(fā)明采用現(xiàn)有標準無源母板，如AT總線，XT總線，STD總線等。主要是AT總線無源母板一塊，其中n個槽口作通用總線I/O擴展槽(簡稱通用總線槽)，m個槽口作調(diào)度總線I/O擴展槽(簡稱調(diào)度總線槽)。在通用總線槽上，插入一塊CPU主板，板上有軟、硬盤接口，通訊接口等，另插入一塊顯示卡，外設選適用大小軟盤各一個，硬盤一個，高分彩顯一臺，由此構成一個通用工業(yè)微機的基本結構。其中n1≥，m≥2。在m個調(diào)度總線槽上增加了總線驅動、隔離電路和總線調(diào)度、控制電路。
總線隔離、驅動電路選用74LS244集成電路芯片，總線信號從輸入端引入，輸出端接在被控槽口上。在74LS244控制端第①第⑨引腳加上控制信號，在控制邏輯的控制下，實現(xiàn)被控槽口與總線的聯(lián)接與隔離。當控制電平低時，74LS244處于導通狀態(tài)，槽口與其中插入的電路板與系統(tǒng)聯(lián)接，接受系統(tǒng)控制;當控制電平高時，74LS244處于高阻隔離狀態(tài)，槽口及其中的電路板與系統(tǒng)總線隔離，不受系統(tǒng)控制。
上述74LS244集成電路的輸入總線信號由總線調(diào)度控制電路產(chǎn)生，總線調(diào)度控制電路由地址譯碼電路、數(shù)據(jù)鎖存電路、控制驅動電路組成，各電路采用適用的集成芯片即可。該部分采用地址編碼控制法，地址碼設計成270H，控制碼為01H、02H、04H、08H、10H、20H、40H、80H……，可以通過軟件自動控制，也可以手動控制產(chǎn)生控制信號。當n＝7，m＝8時，上述地址編碼及軟件控制指令如下第八槽OUT&H270,01H第九槽OUT&H270,02H第十槽OUT&H270,04H第十一槽OUT&H270,08H第十二槽OUT&H270,10H第十三槽OUT&H270,20H第十四槽OUT&H270,40H第十五槽OUT&H270,80H下面結合附圖(n＝7，m＝8)對本發(fā)明作進一步說明。


圖1本發(fā)明總線母板結構框圖。7個通用總線槽，8個調(diào)度總線槽。在每個調(diào)度擴展槽前加設一總線隔離驅動電路，所有總線隔離驅動電路均受總線調(diào)度控制電路控制。其中，1-7，通用I/O擴展槽口，8-15.總線調(diào)度I/O擴展槽口，16.系統(tǒng)控制總線，17.系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，18.總線隔離驅動電路，19.系統(tǒng)地址總線，20.總線調(diào)度控制電路，21.控制信號線。
圖2是本發(fā)明總線驅動隔離電路框圖。其中，M是某一擴展槽口，A0-A23是地址線，①-(20)是74LS244引腳編號，22.I/O擴展槽口上的總線信號，23.74LS244集芯片，24.總線調(diào)度控制電路輸出的控制信號。
圖3是本發(fā)明總線調(diào)度控制電路框圖。其中，25.74LS00集成芯片，26.74LS30集成芯片，27.74LS154集成芯片，28.74LS245集成芯片，29.74LS374集成芯片，30.74LS04集成芯片，其他標號同圖2。25-27.三芯片組成地址譯碼電路，28-29.二個芯片組成數(shù)據(jù)鎖存電路，30.二個芯片組成驅動電路。
圖4-圖6是本發(fā)明外設組態(tài)調(diào)控舉例。
圖4是本發(fā)明多屏幕工業(yè)微機系統(tǒng)結構框圖。在總線調(diào)度母板通用槽口上插入CPU板一塊，配有軟盤二個，硬盤一個。在調(diào)度槽口上插入鍵盤雙屏卡8個，其上各接高分彩顯2臺，標準鍵盤1個上。其中，31.總線調(diào)度母板，32.CPU主板，33.鍵盤雙屏卡，34.軟盤(Ⅰ)，35.軟盤(Ⅱ)，36.硬盤，37.高分彩顯，38.標準鍵盤。
圖5是本發(fā)明一機多打工業(yè)微機結構框圖。
將圖4的多屏幕微機中的8個顯示卡[33]換成8個脫機打印卡[39]。在其上各接打印機一臺。主機通過調(diào)度總線向各個槽口上的打印機下達打印指令，脫機打印卡便可自行控制打印機工作，主機則可繼續(xù)其他重要工作。其中31-36.標號同圖4，39.脫機打印卡，40.打印機。
圖6是本發(fā)明硬件容錯自恢復工業(yè)微機測控系統(tǒng)結構框圖。其中，31-36標號同圖4，41.A/D板，42.被測工業(yè)系統(tǒng)，43.輸出控制板，44.被控工業(yè)系統(tǒng)。硬件容錯自恢復工業(yè)微機測控系統(tǒng)，是在總線調(diào)度槽口插入兩塊完全一致的A/D板作數(shù)據(jù)采集用，再插入完全一致的輸出控制板作為工業(yè)自動控制。該系統(tǒng)工作時，一塊A/D板和一塊輸出控制板工作，另兩塊A/D板和控制板與系統(tǒng)隔離，處于熱備份狀態(tài)。如果工作中某一板發(fā)生故障，可通過調(diào)度總線使故障板與系統(tǒng)隔離，備份板與系統(tǒng)接通工作。由此可保證工業(yè)測控系統(tǒng)的可靠運行。與雙機熱備份相比，有成本低、切換快對被測控系統(tǒng)影響小等優(yōu)點。
綜上所述，本發(fā)明將現(xiàn)有無源母板的I/O擴展槽進行改造，留出n個通用槽口，其余m個調(diào)度總線槽上增加了總線驅動隔離電路和總線調(diào)度控制電路。在通用槽口上插入CPU板一塊，并配置必要的外設如軟硬盤、顯示卡、彩顯構成一個基本工業(yè)微機系統(tǒng)。在調(diào)度總線槽上可以調(diào)控下列外設以達到不同的目的一.在調(diào)度總線槽上插入不多于m個顯示卡;然后配置適量的彩顯，構成多屏幕工業(yè)微機系統(tǒng)。可以同時顯示多幅不同的彩色畫面。
二.在調(diào)度總線槽上插入不多于m個脫機打印卡，每個打印卡上配一打印機，組成一機多打工業(yè)微機系統(tǒng)。主機通過調(diào)度總線向各個槽口上的打印機下達打印任務后，脫機打印卡便可自行控制打印機工作，不再占用主機時間。
三.在調(diào)度總線槽上插入不多于m個的雙備份工業(yè)采集、控制、通訊卡，構成硬件容錯自恢復工業(yè)微機系統(tǒng)。如A/D板兩塊，輸出控制板兩塊，分別與被測控的工業(yè)系統(tǒng)相連，系統(tǒng)工作時，一塊A/D板和輸出控制板工作，另兩塊處于熱備份狀態(tài)。如工作中的某一板發(fā)生故障，可通過總線調(diào)度使故障板與系統(tǒng)脫離，備份板自動聯(lián)通，使系統(tǒng)保持正常工作。
實施例1.如圖1-4所示。其中，CPU主板選用80386CPU，軟盤為3.5吋1.44M和5.25吋1.44M二個，40M硬盤一個，高分彩顯16臺，TVGA顯示卡8個，標準鍵盤16個，構成多屏幕工業(yè)微機系統(tǒng)。
實施例2.如圖1-3和圖5所示，其中基本工業(yè)微機部分同實施例1，在調(diào)度槽口上插入8塊脫機打印卡，分別接8臺打印機，構成一機多打工業(yè)微機系統(tǒng)。
實施例3.如圖1-3和圖6所示，其中基本工業(yè)微機部分同實施例1，在調(diào)度槽口上插入A/D板兩塊，輸出控制板兩塊，分別與被測控工業(yè)系統(tǒng)相連，由此構成硬件容錯自恢復工業(yè)微機系統(tǒng)。
本發(fā)明以總線為核心設計計算機系統(tǒng)，為總線的調(diào)度、管理提供了用戶可操作手段，使得外設組態(tài)可調(diào)控，使計算機系統(tǒng)應用更為靈活方便、可靠。
權利要求
1.外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，采用總線無源母板一塊，總線通用槽口上插入CPU板一塊，并配有軟、硬盤、顯示器等外設，構成一個通用工業(yè)微機的基本結構，本發(fā)明的特征在于，將總線母板的I/O槽口分為n個通用槽口，m個調(diào)度槽口，在m個調(diào)度總線槽上增加了總線驅動隔離電路和總線調(diào)度控制電路，在m個調(diào)度總線槽上插接不同的外設組成外設可調(diào)工業(yè)微型計算機；總線驅動隔離電路采用74LS244集成電路芯片，總線信號從輸入端引入，輸出端接被控槽口，在控制邏輯的控制下實現(xiàn)被控槽口與總線的聯(lián)接與隔離；上述74LS244集成電路輸入總線信號由總線調(diào)度控制電路產(chǎn)生；總線調(diào)度控制電路由地址譯碼電路、數(shù)據(jù)鎖存電路、控制驅動電路組成，各電路采用適用的集成芯片組成，采用地址編碼加以控制。
2.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，無源母板總線是AT總線。
3.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機計算機，其特征在于，無源母板總線是XT總線或STD總線及其他適用計算機標準總線。
4.如權利要求1或2所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，所說的CPU芯片是8086CPU、80286CPU、80386CPU、80486CPU系列。
5.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，總線驅動隔離電路由74LS244集成電路芯片構成，在74LS244控制端第①第(19)引腳加控制信號。
6.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，當n＝7，m＝8時，總線調(diào)度控制電路由2塊74LS04、74LS00、74LS30、74LS154、74LS245、74LS374集成芯片各一塊組成。
7.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，當n＝7，m＝8時，地址碼設計成270H，控制碼為01H、04H、08H、10H、20H、40H、80H。
8.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，在m個調(diào)度總線槽上插接不多于m個的顯示卡，其上接顯示器，構成一機多屏工業(yè)微機系統(tǒng)。
9.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，在m個調(diào)度總線槽上插接不多于m個脫機打印卡，每卡各連一臺打印機，構成一機多打工業(yè)微機系統(tǒng)。
10.如權利要求1所述的外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，其特征在于，在m個總線調(diào)度槽上，插接不多于m個的雙備份工業(yè)采集、控制、通訊卡，構成硬件容錯自恢復工業(yè)微機系統(tǒng)。
全文摘要
外設組態(tài)可調(diào)工業(yè)微型計算機，屬于計算機總線設計與外設調(diào)配技術領域。本發(fā)明采用標準無源母板、CPU板及必需的外設一套構成一個基本微機系統(tǒng)。將無源母板I/O槽口分為n個通用槽口和m個調(diào)度槽口，在m個調(diào)度總線槽上加設驅動隔離電路和調(diào)度控制電路；在m個調(diào)度總線槽上插接不多于m個的不同的外設，構成外設可調(diào)的工業(yè)微機。本發(fā)明設計合理，總線的調(diào)度管理用戶可調(diào)、外設可調(diào)，使工業(yè)微機的應用更加方便并多功能化。
文檔編號G06F15/00GK1083606SQ9311214
公開日1994年3月9日 申請日期1993年9月3日 優(yōu)先權日1993年9月3日
發(fā)明者曾凡太 申請人:山東大學