專利名稱：一種使cpu程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使計(jì)算機(jī)CPU具有抗干擾能力的設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種使程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾是其軟、硬件設(shè)計(jì)中必須考慮的重要問題，而程序計(jì)數(shù)器PC的抗干擾俗稱“程序跑飛”又是設(shè)計(jì)中特別主要的問題之一?，F(xiàn)有技術(shù)中，解決“程序跑飛”的常用且有效的方法是設(shè)置“Watchdog”監(jiān)視器，它能在程序受干擾、進(jìn)入死循環(huán)或硬件故障時(shí)使系統(tǒng)復(fù)位，從而使系統(tǒng)恢復(fù)正常。但使用這種方法存在如下缺陷1、由于它允許“程序跑飛”一個(gè)“固定的時(shí)間”，即“Watchdog”監(jiān)視器的溢出或延時(shí)時(shí)間，而有些系統(tǒng)中這是不允許的，因此不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)CPU故障；2、當(dāng)程序較為復(fù)雜時(shí)，軟件中不易確定設(shè)置清除“Watchdog”指令的位置，即沒有一定的規(guī)律可循；3、當(dāng)進(jìn)入死循環(huán)，而該循環(huán)中又有“Watchdog”的清除指令時(shí)，它就無(wú)法起到作用；4、在復(fù)雜的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用較為困難，只適用于小型控制系統(tǒng)，而無(wú)法擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
針對(duì)以上問題本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使計(jì)算機(jī)CPU中程序計(jì)數(shù)器能及時(shí)、有效地抗干擾的設(shè)計(jì)方法。該方法設(shè)計(jì)出的計(jì)算機(jī)CPU控制系統(tǒng)，可立即發(fā)現(xiàn)干擾，并使系統(tǒng)復(fù)位，恢復(fù)正常。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明是以如下技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)的它包括硬件中程序存儲(chǔ)器PRM、程序計(jì)數(shù)器PC和軟件中程序指令的設(shè)置，在硬件設(shè)置中增設(shè)程序計(jì)數(shù)器PC的監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC、路標(biāo)寄存器DR，在所述軟件設(shè)置中設(shè)有復(fù)位指令，在程序傳統(tǒng)指令后增設(shè)路標(biāo)字節(jié)，所述路標(biāo)字節(jié)從第一條指令起按次序循環(huán)編寫，同時(shí)在傳統(tǒng)的取指時(shí)序后增加取路標(biāo)字節(jié)存于路標(biāo)寄存器DR的操作，并使所述監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC與路標(biāo)寄存器DR中的內(nèi)容相對(duì)應(yīng)設(shè)置，CPU工作時(shí)，先對(duì)監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC與路標(biāo)寄存器DR中的內(nèi)容進(jìn)行比較，若相同為正常，此時(shí)CPU執(zhí)行取回的指令，并使監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC每執(zhí)行一條指令后，其內(nèi)容自動(dòng)加1；若不相同，表明程序計(jì)數(shù)器PC受到干擾，這時(shí)讓CPU廢除已取回的指令，同時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。
上述路標(biāo)字節(jié)寫入程序存儲(chǔ)器PROM中，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)將程序計(jì)數(shù)器PC設(shè)置為起始地址，監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC設(shè)置為00H，讓計(jì)算機(jī)CPU運(yùn)行時(shí)根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC的地址去程序存儲(chǔ)器PROM中取指令，同時(shí)將程序存儲(chǔ)器PROM中的路標(biāo)字節(jié)送入路標(biāo)寄存器DR中。
中斷響應(yīng)和調(diào)用子程序時(shí)，將所述監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC中的值壓棧，同時(shí)將其清零，在中斷服務(wù)或子程序中，所述路標(biāo)字節(jié)從00H開始編寫，返回時(shí)將監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC中的值彈回。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，改變了傳統(tǒng)的CPU取指方式，增設(shè)了程序計(jì)數(shù)器PC的監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC，并配合軟件的編制規(guī)則，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，即可在程序計(jì)數(shù)器PC受到干擾而未執(zhí)行錯(cuò)誤指令前，終止程序的運(yùn)行，也就是一旦出現(xiàn)干擾，便可立即發(fā)現(xiàn)，使系統(tǒng)復(fù)位，恢復(fù)正常；軟件程序設(shè)計(jì)中，在傳統(tǒng)的指令后增設(shè)路標(biāo)字節(jié)，既方便又有規(guī)律，并對(duì)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)語(yǔ)言具有通用性，因此，本發(fā)明能夠大大提高計(jì)算機(jī)CPU中程序計(jì)數(shù)器的抗干擾能力，從而提高CPU的可靠性和安全性。
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明本發(fā)明包括硬件中程序存儲(chǔ)器PROM、程序計(jì)數(shù)器PC和軟件中程序指令的設(shè)置，硬件設(shè)置中增設(shè)程序計(jì)數(shù)器PC的監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC、路標(biāo)寄存器DR，軟件設(shè)置中設(shè)有復(fù)位指令，在程序傳統(tǒng)指令后增設(shè)路標(biāo)字節(jié)，路標(biāo)字節(jié)從第一指令起按次序由00H到FFH循環(huán)編寫，并寫入程序存儲(chǔ)器中，同時(shí)在傳統(tǒng)的取指時(shí)序后增加取路標(biāo)字節(jié)存于路標(biāo)寄存器DR的操作，并使監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC與路標(biāo)寄存器DR中的內(nèi)容相對(duì)應(yīng)設(shè)置。
系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將程序計(jì)數(shù)器PC設(shè)置為起始地址，監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC設(shè)置為00H，讓計(jì)算機(jī)CPU運(yùn)行時(shí)根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC的地址去程序存儲(chǔ)器中取指令，同時(shí)將程序存儲(chǔ)器PROM中的路標(biāo)字節(jié)送入路標(biāo)寄存器DR中；然后對(duì)監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC與路標(biāo)寄存器DR中的內(nèi)容進(jìn)行比較，若相同為正常，此時(shí)CPU執(zhí)行取回的指令，并使監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC每執(zhí)行一條指令后，其內(nèi)容自動(dòng)加1；若不相同，表明程序計(jì)數(shù)器PC受到干擾，這時(shí)讓CPU廢除已取回的指令，同時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。另外，監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC和路標(biāo)寄存器DR位數(shù)與CPU位數(shù)相匹配，為提高可靠性可增加其字節(jié)長(zhǎng)度。
中斷響應(yīng)和調(diào)用子程序時(shí)，將監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC中的值壓棧，同時(shí)將其清零，在中斷服務(wù)或子程序中路標(biāo)字節(jié)從00H開始編寫，返回時(shí)將監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC中的值彈回。
執(zhí)行轉(zhuǎn)移類指令時(shí)，為敘述方便以短跳指令SJMP為例，該指令應(yīng)具有如下格式SJMP a，b，c這里a偏移量；b跳轉(zhuǎn)后PCMC的修正值，以便在跳轉(zhuǎn)后與下一指令的路標(biāo)字節(jié)匹配；c本指令的路標(biāo)字節(jié)；即對(duì)轉(zhuǎn)移類指令增加b、c兩個(gè)字節(jié)即可。
用本方法設(shè)計(jì)出的CPU，抗干擾能力大大增強(qiáng)，可廣泛適用于大、中、小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種使CPU程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法，它包括硬件中程序存儲(chǔ)器PROM、程序計(jì)數(shù)器PC和軟件中程序指令的設(shè)置，其特征在于所述硬件設(shè)置中增設(shè)程序計(jì)數(shù)器PC的監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC、路標(biāo)寄存器DR，在所述軟件設(shè)置中設(shè)有復(fù)位指令，在程序傳統(tǒng)指令后增設(shè)路標(biāo)字節(jié)，所述路標(biāo)字節(jié)從第一條指令起按次序循環(huán)編寫，同時(shí)在傳統(tǒng)的取指時(shí)序后增加取路標(biāo)字節(jié)存于路標(biāo)寄存器DR的操作，并使所述監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC與路標(biāo)寄存器DR中的內(nèi)容相對(duì)應(yīng)設(shè)置，CPU工作時(shí)，先對(duì)監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC與路標(biāo)寄存器DR中的內(nèi)容進(jìn)行比較，若相同為正常，此時(shí)CPU執(zhí)行取回的指令，并使監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC每執(zhí)行一條指令后，其內(nèi)容自動(dòng)加1；若不相同，表明程序計(jì)數(shù)器PC受到干擾，這時(shí)讓CPU廢除已取回的指令，同時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使計(jì)算機(jī)CPU程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述路標(biāo)字節(jié)寫入程序存儲(chǔ)器PROM中，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)將程序計(jì)數(shù)器PC設(shè)置為起始地址，監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC設(shè)置為00H，讓計(jì)算機(jī)CPU運(yùn)行時(shí)根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC的地址去程序存儲(chǔ)器PROM中取指令，同時(shí)將程序存儲(chǔ)器PROM中的路標(biāo)字節(jié)送入路標(biāo)寄存器DR中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使計(jì)算機(jī)CPU程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法，其特征在于中斷響應(yīng)和調(diào)用子程序時(shí)，將所述監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC中的值壓棧，同時(shí)將其清零，在中斷服務(wù)或子程序中所述路標(biāo)字節(jié)從00H開始編寫，返回時(shí)將監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC中的值彈回。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種使計(jì)算機(jī)CPU程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法，其持征在于所述路標(biāo)字節(jié)按次序由00H到FFH循環(huán)偏寫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種使計(jì)算機(jī)CPU程序計(jì)數(shù)器抗干擾的設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC和路標(biāo)寄存器DR的位數(shù)與CPU位數(shù)相匹配，其字節(jié)長(zhǎng)度可根據(jù)需要增加。
全文摘要
一種對(duì)計(jì)算機(jī)CPU程序計(jì)數(shù)器進(jìn)行抗干擾的設(shè)計(jì)方法,它在硬件設(shè)置中增設(shè)程序計(jì)數(shù)器PC的監(jiān)視計(jì)數(shù)器PCMC、路標(biāo)寄存器DR,在軟件設(shè)置中設(shè)有復(fù)位指令,在程序傳統(tǒng)指令后增設(shè)路標(biāo)字節(jié),同時(shí)在傳統(tǒng)取指時(shí)序后增加取路標(biāo)字節(jié)存于路標(biāo)寄存器DR的操作。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),在程序計(jì)數(shù)器PC受到干擾而未執(zhí)行錯(cuò)誤指令前,終止程序的運(yùn)行,使系統(tǒng)復(fù)位,因此,本發(fā)明能夠大大提高計(jì)算機(jī)CPU的抗干擾能力,提高CPU的可靠性和安全性。
文檔編號(hào)G06F9/06GK1274113SQ9911577
公開日2000年11月22日 申請(qǐng)日期1999年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月18日
發(fā)明者柴鈺 申請(qǐng)人:柴鈺