在具有有限存储器寻址的现存微处理器架构中用于增大数据存储器的方法技术

本发明专利技术揭示一种用于扩展用于微处理器架构的数据存储器的方法，所述数据存储器使用用于存取分成多个存储器库的数据存储器的库选择存取方案。库选择寄存器经配置以选择存储器库，且所述微处理器架构具有具备用于选择存储器库的专属指令的指令集。所述专属库选择指令的操作码提供最大n个位的有效负载，借此提供经配置以选择最大2n个存储器库的地址值。所述方法具有以下步骤：使用提供m个位的有效负载的测试指令的操作码用于新库选择指令，其中m>n；及使用所述专属库选择指令的操作码用于新测试指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在具有有限存储器寻址的现存微处理器架构中用于增大数据存储器的方法相关专利申请案本申请案主张2015年7月14日申请的共同拥有的第62/192,434号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案为了全部目的特此以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及微处理器或微控制器架构，特定来说涉及库选择机制。
技术介绍
库选择机制在微处理器架构的技术中为众所周知的。其通常应用于低成本系统中，低成本系统在指令字中提供有限数目个位且因此仅具有有限寻址能力。举例来说，如果指令字限于针对地址提供最大7个位，那么单一指令字仅可寻址128个存储器位置。库选择机制可用于选择存储器库，例如上文提及的实例中寻址128个存储器位置的库。库选择寄存器可为可经存储器映射的单独寄存器或其可为极低成本的微处理器或微控制器中的状态寄存器的部分且仅提供2个位。此库选择寄存器的实例是PIC16系列，也参见可从微芯片技术公司(MicrochipTechnologiesInc)公司购得的1997年的“PICmicroTM中档MCU系列参考手册(PICmicroTMMid-RangeMCUFamilyreferenceManual)”，其特此以引用的方式并入。状态寄存器并入2个位用于选择四个数据存储器库中的一者且并入1个位用于选择两个程序存储器库中的一者。因此，这些类型的微处理器或微控制器限于最大4×128个字节＝512个字节，其中数据存储器中的某些存储器位置用于存储器映射特殊功能寄存器，接着，取决于实施方案，特殊功能寄存器将数据存储器中的通用寄存器的数目进一步减小到通常约368个字节的最大值。
技术实现思路
根据实施例，一种用于扩展用于微处理器架构的数据存储器的方法，所述数据存储器包括用于存取分成多个存储器库的数据存储器的库选择存取方案及经配置以选择存储器库的库选择寄存器，且其中所述微处理器架构包括具有用于选择存储器库的专属指令的指令集；其中所述专属库选择指令的操作码提供最大n个位的有效负载，借此提供经配置以选择最大2n个存储器库的地址值，所述方法包括以下步骤：使用提供m个位的有效负载的测试指令的操作码用于新库选择指令，其中m>n；及使用所述专属库选择指令的操作码用于新测试指令。根据进一步实施例，所述测试指令是在仿真环境中更新仿真状态的设置控制指令。根据进一步实施例，所述设置控制指令可在所述微处理器的正常操作期间作为不操作指令执行。根据进一步实施例，n＝5且m＝6。根据进一步实施例，所述多个存储器库的至少一子集各自包括多个核心寄存器、多个存储器映射的特殊功能寄存器、多个通用寄存器及多个共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器及所述核心寄存器映射到每一存储器库。根据进一步实施例，所述存储器库中的每一者提供用于高达12个核心寄存器、高达20个特殊功能寄存器、高达80个通用寄存器及高达16个共同通用寄存器的地址空间。根据进一步实施例，一些存储器库仅包括核心寄存器、特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器及所述核心寄存器映射到每一存储器库。根据进一步实施例，一些存储器库仅包括特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器映射到每一存储器库。根据进一步实施例，一些存储器库仅包括共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器映射到每一存储器库。根据进一步实施例，存储器库的第一子集包括核心寄存器、特殊功能寄存器、通用寄存器及共同通用寄存器，其中存储器库的第二子集仅包括核心寄存器、特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中存储器库的第三子集仅包括特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中存储器库的第四子集仅包括共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器及所述核心寄存器映射到每一存储器库。根据进一步实施例，可通过两个级联间接地址寄存器存取整个数据存储器。根据进一步实施例，第一间接地址寄存器包括下部八个地址位且第二间接地址寄存器包括上部5个地址位。根据进一步实施例，在包括由特殊功能寄存器控制的多个外围设备的微控制器中实施所述微处理器架构，其中将所述特殊功能寄存器存储器映射到所述数据存储器。根据进一步实施例，所述微控制器包括高达1760个特殊功能寄存器。根据进一步实施例，所述数据存储器具有4千字节的大小。附图说明图1展示根据实施例的8位微处理器核心的框图。图1A展示如何结构化数据存储器库的实施例。图2展示根据各种实施例的数据存储器存取方案。图3A及3B展示根据各种实施例的增强型微处理器核心的指令集。图4A到4E展示根据特定实施例的64个存储器库及其映射。图5A展示存储器库60、61及63的细节。图5B展示用于两个不同实施方案的存储器库62的两个版本。图5C展示12个核心寄存器的映射。具体实施方式需要扩展通常经并入作为这些类型的低成本8位微处理器或微控制器(例如，PIC16系列微控制器)的SRAM的数据存储器或通用存储器。这些微控制器包括8位中央处理单元及单独程序及数据存储器及多个外围设备。各种实施例存在且在程序存储器大小、数据存储器大小及经实施的外围设备方面不同。取决于经实施外围设备的数目，需要大数目个特殊功能寄存器，其中这些控制寄存器通常经存储器映射到数据存储器。通常，此低成本8位微控制器的设计具有限制用于数据存储器的地址范围的经减小大小的指令字。因此，使用库化方案且取决于设计(特定来说指令中的直接地址的可用位的数目)，每一库可具有(例如)每库介于32个到127个之间的存储器位置。归因于数据存储器仅可通过选定存储器库直接存取的事实，一次仅可直接存取特殊功能寄存器的子集。这些微控制器具有高达32个库，其中根据一个架构，每一库包括高达通用数据存储器的80个字节且剩余部分保留到核心寄存器、特殊功能寄存器及存取数据存储器的16个字节的所谓共同RAM而无关于选择哪一库。总的来说，因此RAM中的可用通用存储器位置的量限于约小于2千字节的总体数据存储器大小。然而，需要用于这些类型的微控制器的更多数据存储器。此实施方案需要与较旧设计的指令集兼容性。根据实施例，用于具有现存指令集的微处理器架构(例如，PIC16架构)的数据存储器包括用于存取数据存储器的库选择存取方案及经配置以选择存储器库的库选择寄存器。微处理器架构包括具有用于选择存储器库的专属指令的指令集。然而，专属库选择指令的操作码仅提供有限数目个位。举例来说，在PIC16架构中，在加载BSR的MOVLB指令中可用最大n个位的有效负载，借此提供经配置以选择PIC16架构32存储器库中的最大2n个存储器库的地址值。根据各种实施例，PIC16架构中可用的测试指令的操作码用于加载BSR。此指令具有现在可与新库选择指令一起使用的m个位的有效负载，其中m>n。旧专属库选择指令的操作码不用于新测试指令。因此，可实现最大兼容性。新指令将在常规PIC16微控制器上作为不操作指令执行。PIC16架构提供通常用户不可用或无法使用的测试操作模式。因此，操作码译码可保留用于通常不可用且因此用于根据各种实施例的扩展指令的新实施方案的一些特殊指令的程序代码。可通过外部编程/除错器装置进入测试模式。测试模式使装置可用于装置验证、测试及生产；其具有支持各种测试需要的各种操作模式。举例来说，施加到MCLR接脚的电压可确定将进入哪一类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于扩展用于微处理器架构的数据存储器的方法，所述数据存储器包括用于存取分成多个存储器库的数据存储器的库选择存取方案及经配置以选择存储器库的库选择寄存器，且其中所述微处理器架构包括具有用于选择存储器库的专属指令的指令集；其中所述专属库选择指令的操作码提供最大n个位的有效负载，借此提供经配置以选择最大2

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.14 US 62/192,434;2016.07.13 US 15/209,5431.一种用于扩展用于微处理器架构的数据存储器的方法，所述数据存储器包括用于存取分成多个存储器库的数据存储器的库选择存取方案及经配置以选择存储器库的库选择寄存器，且其中所述微处理器架构包括具有用于选择存储器库的专属指令的指令集；其中所述专属库选择指令的操作码提供最大n个位的有效负载，借此提供经配置以选择最大2n个存储器库的地址值，所述方法包括以下步骤：使用提供m个位的有效负载的测试指令的操作码用于新库选择指令，其中m>n；以及使用所述专属库选择指令的操作码用于新测试指令。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试指令是在仿真环境中更新仿真状态的控制指令。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述控制指令在所述微处理器的正常操作期间作为不操作指令执行。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中n＝5且m＝6。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述多个存储器库的至少一子集各自包括多个核心寄存器、多个存储器映射的特殊功能寄存器、多个通用寄存器及多个共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器及所述核心寄存器映射到每一存储器库。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述存储器库中的每一者提供用于高达12个核心寄存器、高达20个特殊功能寄存器、高达80个通用寄存器及高达16个共同通用寄存器的地址空间。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中一些存储器库仅包括核心寄存器、特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器及所述核心寄存器映射到每一存储器库。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中一些存储器库仅包括特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器映射到每一存储器库。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中一些存储器库仅包括共同通用寄存器，其中将所述共同通用寄存器映射到每一存储器库。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中存储器库的第一子集包括核心寄存器、特殊功能寄存器、通用寄存器及共同通用寄存器，其中存储器库的第二子集仅包括核心寄存器、特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中存储器库的第三子集仅包括特殊功能寄存器及共同通用寄存器，其中存储器库的第四子集仅包括共同通用寄存器，且其中将所述共同通用寄存器及所述核心寄存器映射到每一存储器库。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·基尔策，约瑟夫·朱利谢尔，J·A·范伊登，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US