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2 I ó MHZ.KARTE beim Speicheres wáhrend des Kalsars des ST akiv sein kann. Zur Erklàrung: Die Speicheresrourine besimm die Speicherbelegung durch Beschreiben und anschliebendes Probelesen von einzelnen Adressen. V/iirde nun durch ieden Schreibzugriff direk das Cache akiualisier, erhiele man immer das Ergebnis, dab der ST mi vier MBye besiick sei. Der Vergleich der beiden Cache-Algorih_ men ergab auch keine Unerschiede in der Rechenleisung, so dab guen Gewissens der ginsigere gewàhl werden konne. Da der vorgesehene Cache-Speicher relaiv klein is, mub man rech hàufig (bei einem Cache-Miss) enscheiden. welche Daen im Cache i.iberschrieben werden kónnen. Ideal wáren naiirlich die Daen, die der Prozessor nich mehr brauch. Allerdings is ein solcher'kaffeesazalsorihmus' noch nich enwickel *orj.n E c' rl I Cl.B Cache-RAMs vielen Haupspeicherwórern zugeordne, die jeweils 16 kbyes auseinanderliegen. Um nun fessellen zu kónnen, welche Haupspeicherzelle in den Daen-RAMs gespeicher is, sind die reslichen zehn AdreBleiungen des pro_ zessors mi den Daen-pins der Cache_ Tag-RAMs verbunden. AuBer den Daen wird also auch noch der obere Teil der Adresse gespeicher. Wie erkenn die Cache-Seueruns nun aber, ob die vom Prozessor gewiinsche Adresse im Cache lieg? Da kommen die speziellen Eigenschafen der Cache-Tas- RAMs ins Spiel. Sie haben zusázlich iu dem normalen RAM-Innenleben noch einen Komparaor inegrier, derdie auben an den Daen-Pins ansehenden Daenmuser mi den gespeicheren vergleich (fiir Insider: wenn /CS akiv und /OE, AME inakiv). Das Ergebnis des Versleichs ucc ucc schnell (bei den benuzen RAMs in 65ns) gelósch werden kann. Dami kann das gesame Cache in besonderen Beriebszusánden als ungiilig markier werden. Dazu sind die nich benuzen Daen-pins mivcc (+5V) verbunden. Die doranliegenden Daenmuser (naiirlich logisch eins) werden auch mi dem Inhall der angewàhlen Speicherzelle verglichen, wodurch sich bei gelóschem Cache immer ein Cache-Miss ergib. Die erwáhnen besonderen Beriebszu_ sànde, bei denen das Cache selósch wird, sind: - RESET des Prozessors. Insbesondere beim Power-On-Rese is der Cache-In_ hal undefinier. - Busfreigabe des Prozessors. Da der DMA-Chip des ST seine Daen uner Umgehung des AdreBbusses direk in den RAM-Speicher schreib, kónnen die Zugriffsadresse nich ermiel und wie bei einem Prozessorzugriff das Cache akualisier werden. Die Daen im Cache kónnen also ungiilig sein. Die Busfrei_ gabe is mi /BGACK erkennbar. - Abschalung des Caches. Das wdre nich unbeding nóig, is aber am einfachsen zu realisieren. Die Schalung DATA Bild lb: AnschluJlplan der FpII (wenn doch jemand einen kennen solle, bie den Auor benachrichigen). Zum Erreichen von móglichs hohen Cache- Hi-Raen sind allerdings verschiedene Sraegien bekann. Wir verwenden die einfachse (und billigsel) Mehode, das Direc-Mapped-Cache. Jeder Adresse des Haupspeichers weis man eine Adresse im Cache zu. Dazu sind auber den Daen-RAMs (6264) auch noch sehr schnelle Cache-Tag-RAMs (IDT7l74S) vorhanden. Ihre AdreBeingánge sind genauso wie die der Daen- RAMs miden uneren dreizehn AdreBleiungen des Prozessors (Al-Al3) verbunden. Durch diese unvollsàndige AdreBzuordnung wird ein Speicherwor der 40 fm 1/1eeo DÉ o? Ucc /=:IZE Dg ÊO rg Fí O 1O rie Díl ÊB olè Ê4 D3 D 14 /EESET Ols CL rr6 Às OI? /DE D la Ê.íH D B /c5 OEg /OEÊCKI oe1 /DsÊCHO DEE /SENsE DE3 GHE re4 GNr DEE GNr OEÊ GHo re? GNr rêg GNr reg GNr DsÊ GNo ÊDDRESS coltrol wird am MATCH-pin bekanngemach. Dieser Ausgang is ein Open-Drain-Anschlu8, so dab man leich mehrere Bauseine parallel anschlieben kann (wie geschehen). Das so erzeuge Signal melde der Logik einen aufreenden Cache-Hi (das Signal is im Schalrplan mir HIT bezeichne). Als zweie spezielle Eigenschaf besizen die Cache-Tag-RAMs einen Lósch_ eingang (/CLR), mir dem der Inhal Nachdem der Schalplan schon angespro_ chen wurde, komm hiereine kleine Ubersich. Da wàre zunáchsr einmal IC I, die l6 MHz-CPU MC Die meisen pins der CPU sind mi den ensprechenden pins des CPU-Sockels verbunden, der die ale CPU ersez (zum Einbau spàer mehr). Nur/AS, AJDS,71p5 und /DTACK sind davon ausgenommen und werden von der Cache-Seuerung ibemommen. Ferner is der Takeingang CLK mir dem 16 MHz_ Tak CLl6 verbunden. IC2 und IC3 sind die Cache-Tag-RAMs IDT7174S-35. Das -35 bedeure 35 ns Zugriffszei. Der Anschlu8 der AdreBund Daenleiungen wurde schon erklàr. Die ICs sind immer selekier (/CS is mi Masse verbunden), die Ausgangsreiber immer desakivier (/OE auf VCC). Fiir die Cache-Seuerung wird mi den beiden MATCH-Ausgàngen und R5 das Signal HIT erzeug, das ein Cache-Hi anzeis. /CLR is der Lóscheingang, und mi /db kónnen die Cache-Tag-RAMs beschrieben werden. Fiir die Daen-RAMs IC4 und IC5 geniigen die langsameren Speicherypen 6264LP10 mir 'nur' 100 ns Zugiffszei. IC4 speicher die uneren ach Daen-Bis D0 bis D7, wàhrend IC5 fiir D8 bis D15 zusàndig is. Auch an diesen Bauseinen is das Chip-Selec mi dem AnschluB von /CEl und CE2 an Masse bzw. VCC immer akiv. Die Anseuerung der Ausgangsreiber fiir einen Lesezugriff erfolg gemeinsam iiber /DOE. Im Gegens az dazukónnen IC4 und IC5 mir /LDIV und AJDW gerenn beschrieben werden.

3 I Hllu 066r/ 'uêssolqcse8ue 9I'IJ l{ej, -zhi r 9I uep ue qjrlrrusu lsl 8u 8uIêlïBI rec 'ueuuo/r\e8 sc7 pun sclv sne 6JI ul S(INVN re^\z lrur pria (eqols BIB(I) s(i//'jas/ IeuSrs-)JVJC-u4sÁs uep Éuepunqra^ llul I)JVSC/ srossezojd sep uepusrs ue8ru uqcrel8 uep llu puls l./d pun sv/'jasaà/'lepuêlqesule sros (ndi auqo) qihjvn rap ilo@lldqcs :DI nlg -IOUIHOJ ss!uo{lu HIHfl OHg SJ H3l. llrï Êf" uool 93r l 5H BH J-H AB 6H oh lh E]H ETH fh EIH sh l-1h al H ÊH OEH T ETJ EeH ï T -sezojd sep lun JueJpv uop ui (rossazord -oj-iàviv unz leqrleduo{) Ovddd$ esserpv rêp q (gci u fneae) 53g/ 1ce1eg-drq3 sep r{crnp pji/\ qclejoqjerpv -e[g-79 Jeserq 'ueuug{ uepre^\ uep -êrqcsjêlun resr8eà-llg-gl 9I '?V qcrnpo/r\ slq IV r{rrnp lqeqcse8 I8889JIAr ul 1qu,ue1sÉeg erq '11e1e31ru esseln ub 0V ÊESU}T ËJI 6JI I a{ ros-nd3?laj D./ ofl I ]I ONE rn9 x'f HfHEE/ o'ldr/ 1-rdr./ 1-ldr./ Eo'/ E'dr/ 50n/ àc3s/ sél Hdí1/ EEH 3 EEH HHA/ l ah I3E3E./ OEH IIHH/ ÉT H E10 AIH 10 l-]h Eo gh er ËH I o ÈlH oro EIH 60 elh ao lh -o E H 90 ÉB Éo ah Èo LH EO SH EO EH o Ëc Or EH pun JJ^ ue ÁZlSlIu rossezordoj (uêp pjr,$ 'lzlrsêq snquolec llg-9l ueule Jnu 00089JI rrep gbc'uêpre,ry\ uessolqcse8uu Ierurel\z sjossazojd sap Sunlelueuq epef gnu'zlrsêq snqueleq uellejq llg-z uoure I8889JIN rep ec 'qejule ^IlBIer lsl000g9jhr uap uu (9131) 8889JIAJ sros -sezordo3euruo{gelld sep gnplcsuv req 6JI ohg ols =OI IIH rod/ ch/ ] l5 l.l3h Els )HDa/ shd/ r3e3?/ a'l./ sjr =H ros/ ahn3/ A'll lfn )l'l l an9t-ru9 I-NE OND AHNS IIH 3Hf/ XIH9S/ MO'l/ l.l3l"l HOn/ H3f 5cI'1S/ ghl sons/ ÈH./ 5HÊ./ 50'l/ 300/ 50n/ f,la shd./ zjl zhl. 9T T- lf 3 1Y\C -u9{ -UIEU -rejls JEIUU uo^ [ ueur EIC STIg 'lrez uedr -nue -elrr IUYV 'l3re pub uepr rnc ' Jeqre lr(u ll 'u9l -Uer[ sus SNr -zhy lsi JE Jêp u PUIS '(rqer êlle ( suldr SUId 9I -re9 EI -ord stdlf9u 5 9T-SEËA9JH slltl.r{ r uelsr lqciu 5OI BH?OI 5H EOI ÈH UOI ÉH loi AH 83f, IH ffa OH rtd-rd9e9 30/ I 1H olh AOI ÉH 4OI AH sor l-h EOI 9H DOI 5H EOI!H Èa/ ohg 9g/ an5 Bfl x']f fl )fhee/ EfJ HfHIO/ 6'1d r / H./s 'dr/ so'i./ d 50n/ rà3s./ sh/ TJdA/ EETJ E EEH Hl..IA/ T EH 1353à./ OEH IlBH/ ÉT U Êo alh È10 - H Eo sh eo EB llo ÈlH oo EIH EO ETH 80 lb 40 ou Êo ÉH 50 ac ug l-h o 9B EO ËB 10 ÈH so Ec ffa EH ]]A }H TOI =o ]]A TJI S}ITI.Ifl EH H OH EOI EH l OI EH =o ]H lfn oh I -IE+ er{cb eqcb al,\\ I elp u ul ) Jelur JêP -ui-0 êjep lqcs( -nzs eqce 'ueq rep. qcsr luvx-zhw 91

4 Cache-Seiusnr Ió MHZ.KARTE Die DTACK-Seuerung Kommen wir nun zum Kem der Schalung, zur Cache-Seuerung. Sie is mi den synchrones Schalwerk (Mealy-Auoma) Die DTACK-Seuerung im GAL3 isr als drei GALs IC6 bis IC8, ensprechend enworfen. Das bedeue, dab der Bausein GALI bis GAL3, realisier. Die einfachse mi einem Taksignal, hier dem im Vergleich zum Prozessor inverieren 16- Funkion ha IC6 (GALI) zu erfiillen. Es sell einen simplen AdreBdekoder dar. MHz-Tak, berieben wird. Die Ausgánge Die Logikgleichungen dafi.ir sind dem des Schalwerkes wechseln nur mi der GAl-Lising I zu ennehmen. Die Ausgànge sind mi'.t' als Tri-Sae-Ausgànge logischen Zusand. Dazu werden die Aus- seigenden Flanke des Taksignals ihren konfigurier. Dadurch kónnen einige gangszellen des GALs mi'.r' als Regiserausgànge definier. Aus den Logik- Ausgànge abgeschale und als (AdreB-) Eingànge benuz werden. Das Signal gleichungen im Lising zu GAL3 láb sich MEM wird akiv, wenn einzugriff auf den die Funkion des Schalwerks jedoch Haupspeicher (RAM oder ROM) erfolg. kaum erkldren. Die Gleichungen sind allerdings auch das Ergebnis eines GAL- Dazu werden die Adressen $ bis $3FFFFF und $FC0000 bis $FEFFFF Assemblers, der direk den Enwurf von dekodier. /FCS is das Chip-Selec-Signal fi,ir den Coprozessor und wird fiir die Fiir den Enwurf werden besimme Bisynchronen Schalwerken zdáb. Adressen $FFFA40 bis $FFFA5F akiv. Muser der Ausgànge sogenannen Zusànden zugeordne. Das Verhalen des In IC8 (GAL3) sind die DTACK-Seuerung und die Cache-Lóschlogik zusammengefabr (siehe GAl-Lising 3). Die Lising 1: fiir GAL I (AdreJldekodierung) Cache-Lóschlogik is schnell beschrieben. Sie fab die drei oben beschriebenen GÀL 1: Àdle8dekodierung Cache-Conrollêr fiir ÀTÀRI ST Bedingungen zum Lóschen der Cache- *IDENTIFICÀTION Tag-RAMs durch eine OR-Verkniipfung ccdtmc; zusammen. *TYPE GÀ!20v8; Bild Ic: Siicklise der MACHLí *P INS Halbleier: À23 = 1, A22 =2. A2L = 3, c1: MC À20 = 4, lc2, c3: CPU 16 MHz A19 = 5, À18 = 6, DT À17 Cache-RAM 8K x 8-Bi À15 = 8/ lc4, rc5: À13 = 35ns 9, À LP10 À9 CMOS-RAM 8K x 8-Bi À7 = 13, À8 = L4, 100ns À12. T = 16, c6: GAL2OVS-25 À14.7 = L7, lc7, c8: GAL16V8-25 À16.7 = 18. À6. T = c9: , 4fach NAND ME}I. T = 20, lc10: MC À10. T FPU 16 MHz /FCS. T = 22, g Fpu Chip À5 = 23; Schalwerkes wird dann nur noch durch den Wechsel von einem Zusand zum náchsen besimm. Welcher Zusandswechsel zur Durchfiihrung kommen, háng nur von den Eingangssignalen ab und wird in einer Ubergangsabelle beschrieben. Das GAl-Lising4 zeig die Enwurfsdaei des Schalwerkes fiir den benuzen GAl-Assembler. Obwohl das Schalwerk in einem GALI6V8 realisier wurde, mube ich in diesem Lising als Typ ein GAL20V8 angeben, da der GAL-Assembler fiir ein GALl6VS beim Enwurf von synchronen Auomaen nur ach Eingangsvariablen zulàb, aber hier neun benuz wurden. Weil abernurdie aus dem Enwurf resulierenden Logikgleichungen in das GAl-Lising 3 kopier werden muben, sór dies nich. Nach dem Schliisselwor'declaraion' werden die Anzahl der Eingánge (x-var) RÀM/ROM-zugriff Selec Widersánde: R1-R4: 4.7kO R5: 200C2 *BOOEÀN-EQUÀTIONS À6.E = cnd ; À10.8 = cnd ; À12.8 = GND ; Kondensaoren: C1-C9: Sonsiges: evenuell lc-sockel 2-32pol Sifreihen 100nF Keramik *END 414.E = cnd ; À16.E = cnd ; MEM=/À23&/A22 + À23& A22& + A23& A22& À21 E A21 & FCS= A23eA22 &À21eÀ20 & À15 & À14 & A13 & À12 A20 & A20 É À19& À19e À18e/À16 418&/417; r À19 & A18 e A1? & A16 r À11 e /ALO eà9 & /À8 & /A7 & A6 e /A5; 42 ffffie 1/1990

5 I ó MHZ.KARTE Cache-Conroller fur ÀIARI ST GÀL 3: DTACK-Seuerung und Cache-Lóschlogik *IDENTIFICÀTION ccd3vs: *TYPE GÀL16V8; *PINS cr8 /SDT /FCS /RESET /BGÀCK MEM /ÍTR HIT STO. R /PDT. T ST1.R ST2.R /PAS. R /CLR. T /Às. r ENÀA. T -2, = 3, = 4, = 5. = 6,, = 8, = 9, = L2, = 13, = L4, = L6, = L7, = 18. =L9; *BOOIJEÀN-EQUÀTIONS ENÀB.E = cnd ÀS.E = GND ; CLR = BGÀCK + RESET + /ENÀB ; PDT = ST2 e /ST1 e /ST0 & PÀS + sr2 e /st1 E sto & PÀs + st2 É ST1 É ST0 & PÀS + FCS & ÀS & SDT; sto = ÀS E /REsEr & /Fcs & /PÀs + Às a /RESET & ST1 e /ST0 + AS & /SDT & /RESET & /ST2 & ST1 + Às e lc'"a e /RESET & /ST2 & ST1 + /RESET & ST2 r /Sr0 + Às & /vr r /RESET e st2 s ST1; * 8 MHz Tak Sysem-Dlack Fpu Chip Selec Rese Bus Gran ÀCKnowledge * RAM/ROM-Zugliff I Rêad./Íírie * Cachê-Treffêr Bi 0 der Zusandskodiêrung I Prozessor-Dack $ Bi 1 der Zusandskodierung Bi 2 der ZusÈandskodierung verzógerês ÀS-SignaI Cache-Lóschsignal * Àddress Srobe (Eingang) Cache Enablê (Eingang) zusand 55 * Zusand 56 I g Zusand Sg * FPu-zugriff g ST1 = ÀS & MEM & HIT E /9íR & ENAB & /RESET S /FCS & /PÀS + Às E /RESET e /FCS e /ST2 & /st1 & STO + Às & /RESET & ST1 e /Sr0 + Às & /sdt & /RESET e /ST2 & ST1 + Às e /cl8 & /RESET & /ST2 & ST1 + Às & /IÍR e /RESET & ST2 [ ST1; ST2 = ÀS & MEM & HIT E /ÍÍR & ENAB E /RESET E /FCS E /PÀS + AS & SDI & CL8 e /RESET e /ST2 & SI1 & ST0 + /RESET E ST2 & /ST0 + ÀS & /I{R &,/RESEÍ s ST2 & ST1; /PÀS = RESET + st2 e /srl É sto + ÍR & st2 e st1 + /Às & sro + /FCS e /Sr2 e /ST1 É /sto s PÀs + las & /SÍ2; Lising 3: fiir GAL 3 (DTACK-Seuerung und die Anzahl der synchronen Ausgánge (z-var) definier. Danach folg mi 'pins' die Namensgebung fiir die Ein- und Ausgànge. Die Pin-Nummern sind nur aus synakischen Griinden angegeben und haben hier keine Bedeuung. Uner 'x-names' leg man die Reihenfolg fes, in der die Eingánge spàer in der Ubergangsabelle aufgefiihr werden: 1. AS : Address-Srobe des Prozessors 2. SDT : DTACK-Sisnal der ST- Peripherie 44 ïffia 1/1990 und C.che-Liischlogik) 3. CL8 :8 MHz Tak 4. MEM : Speicherdekodierung von GALI 5. HIT :Cache-Hi-SignalderCache- Tag-RAMs 6. WR :Read/IVrie des Prozessors 7. ENAB :Cache eingeschale 8. RESET: Na, was wohl? 9. FCS : Chip-Selec des Coprozessors Hier werden alle Signale zum besseren Versándnis als Acive-High angenommen. Der wirkliche Signalpegel is mi der Namensgebung uner'pins' definier. Dann besimm man mi'z-names' die Reihenfolge der Ausgiinge f:dir die Zusandskodierung. ST0 bis ST2 sind reine ZusandsausgZinge, die nur inem riickgekoppel werden. PAS hingegen kann man als ein verzógeres AS-Signal berachen. Es finde Verwendung, um die Zugriffszeien der Cache-Tag-RAMs auszugleichen. Mi Akivierung von PAS wird in GAL2 die Enscheidung geroffen, ob ein Cache-Hi vorlieg oder nich. Die Zusandskodierungen legen Sie uner'z-values'fes. Die Zusànde sind mi sl bis s9 bezeichne und willkirlich fesgeleg, wobei s7 nich exisieí. Nur die Zuordnung von PAS seh aus dem genannen Grund fes. Jez kommen wir endlich mi 'flowable' zum eigenlichen Knackpunk des Schalwerks, der Ubergangsabelle. Ein Tabelleneinrag beginn darin mi einem oder mehreren Ausgangszusánden, dann folg die nowendige Kombinaion der Eingiinge, um in den rechs sehenden Folgezusand zu gelangen. Eine'0' bedeue dabei, dab der Eingang fi.ir den Zusandswechselogisch inakiv sein mub. Eine 'l' seh demensprechend fi.ir logisch akiv und ein '-' dafiir, dab der Eingang fiir diesen Ubergang irrelevan is. Die erse Zeile beschreib die Iniialisierung des Schalwerkes beim Rese. Nach einem Rese is immer der Anfangszusand sl erreich. Ebenso erfolg ein Wechsel nach sl, wenn in den Zusànden sl bis s4 das AS-Signal inakiv wird (nàchse Zeile). Dies kann z. B. bei einem BUS-Error oder einem synchronen Buszyklus passieren. Die folgenden sechs Zeilen beschreiben den Zusand sl. Berachen wir zuers einmal die Spezialfàlle. Wenn ein Coprozessorzugriff safinde, erkennbar durch die akivieren Signale AS undfcs, finde ein Wechsel zum Zusand s9 sa. Bei einem Cache-Hi, d. h. MEM, HIT, ENAB akiv und WR inakiv, wird Zusand s8 angesprungen. In allen anderen Fállen, in denen AS akiv is, wird zum Zusand s2 verzweig, womi ein 'langsamer' Buszyklus eingeleie wird (wenn AS inakiv is, bleib das Schalwerk in s l. siehe Zeile 2). Ánncr kann man die gesame Zusandsabelle inerpreieren. Ich beschránke mich jez aber auf ein paar Bemerkungen zu den Zusiinden: - Die Zusiinde s2 und s3 sind reine Verzógerungszusánde. - ImZusand s4 wirdauf das Dack-Signal /SDT geware. Zw genauen Nachbildung des 8 MHz-Buszyklusses erfolg die Verzweigung nach Zsand s5 allerdings ers, wenn der 8 MHz-Tak in

6 s? Hllu, 066r/r -relun reqrêrh'ueqerjqcseq Jer{creds -ldn H rep prrà\ IIpg uepefjnv 'lsr ueqc -redse8 urrep uoqcs esserpv êuerlcojds -ê8ub erp uue,$ 'Jnu seqcej sep 8uruêrsrl -enpyy eure 131oye ue;;rr8nzqrejqjs rêg - 'zlrsêq sllg gi uo^ elrêjquelec eure êqjbj ssp Bp '11êp -ue^\e8 a;;u3nzgo16 ur eggrr8nt-e1ág uepre/y\ rêqec'ueqerjqcsreqn (uessejpv pun) uelec uêp ri'u eqc J sep prr1 '1sr uelln#e nz eqcej uep snp lqcru reqcreds -1dneg uap Jne ;;F8nzesa1 ura uue^\ - '(io3o1) frp -êr4eq aqcuj ruep sne lsqcr18gu uepre,r raqcradsldneh uep ;nu e;gu8nzesel - :snuqlrrosly -eqcej uelpp,le8 uep Jeqn {crtqrêqfl ure lsre.ejeplje ueulêzurê urr 7 s3ur1sr1-1yg sep ue8unqcrelc ê1p qcr ro^eq qcoq 'uep -rerrr ueqcordsesue snquelsá5 rep -repo êr{cej sep er^\ pun qo'sunpreqcslug êrp ublu UJrJI JerH 'lr1curqe8relun Sunrenels -sng pun -eqrej erp rsr (Z-IVC) l u g avpl seo 'Unglqe 1e18lpur,n'qcse3 Jeleurxeu 1ru ;;rrsnzrossezordo3 rep lruep'lqcrêr -e8relrerrr JossezoJd uep up uorqcuáse srossezordo3 sep pubrg-;ejvic sep prl/y\ LuapJegnv '^lïb 8s pun 6S5 9s uep -uesnzuep ur prr,r leusrg wci'uepunqje^ srossezojd sep SueSurg-)JVIO/ uep llu lsr ra 'ulepueqeq nz ;q4,/ Sue8sny rep qcournu g SurlsrI-TVC rul lqlelqrureq 'uepjo/\ ueulliorueqn g 3ur1sr1-1yg sur uepuuje^un purs ue8unqcrelg alc 'e -4cndssne SVd pun ' 'g;g ZIS ue8 -unqcrel8>1r8ol elp (s 'ec) S'l ye7rc?wrc r{cbu Jep 'rêlquessv-1vc uêp luq?,ryue or,r'qcr eueilu y 3urs11-1y9 urêp lnr elvc nz \crunz 'efeqdrre4 esusuos êlp JU odibj 8 ueleuuou rêp 1131s (su Qgf, =) el -ïei rnu os uenep;;u8nzrossezordo3 urg 'uueï uepre,{ ue;;u8e8nz 1aq8p -uraqcsêc Jello^ lrru rossezordo3 uep Jne lruep 'uqqge8ure epjnà\ 6s puelsnz - 'lruruoï Sunpue,ruy rnz SVI IqeJê g-jelquessv urep req rnu rep 'snp1ázsng-gggggjry rellerzeds ure 1sr sn11á7-e1u16-,$rpo11 -peoà Jec 'pjl/r\ uer^rlïe snplá7-e1rr16 -Ágrpo141-pee6 ruêure ur lír[jêpo ^rl>leur SV uue^\ 'UaSSEIJê^ pjlly\ publsnz JêS -erq 'l8erpo,r llh-eqjej ure uuer 'ilels lêpurj 8s puelsnt qceu SunSrerrrzren erq - 'uegerlqcs -nzqe snplázsng uep un '1?naze rossezojd uep JN 1eu3r5-y3y1q sep pjr^\ 9s pun gs epuglsnz rep puejqgl(\ - '1sr eseq4-q8rh Jeuros * * g'1yg.ml qarytoqcg uauo.ulcuí sap nppsnqug g gy1:6n2-a6g '^T1ï? Íqd?sT / (sntï.áz-e1rr6-.f,ypoíi-pesu) p:tà A6nezrs ul utaï pun 16a11ue gg a6uelos <- 1Tq ar{oeo I '16naz:a I :ossszord UEP :RJ (,f,qd) ïce1p prta 9S pun 9S ui 9s <- 8TC pun yclíi q uuar rnu * *(1Tor{rar{aTs :nz) 6S pue4snz q- 3:31:6n2-616g x 6S puelsnz 4- ge1r6n2-16g g 8s puplsnz <- ltl aqcec * g pup4snzs6uejuv <- 'S-IS ut Sv lrlotu * * s g puelsnzs6uejug <-,Lsssu * 1eu61g-g1g ea1:a692:al g 6un:alpolspuelsn2 rep Z lts 6un:aTpoïspuelsn2 :êp I lta I 6un:a1po:lspuelsn2 :ap O ATs loetag drqc ndg * 13AeE * etqrug aqcec a?t:àlp elí I :asrí-êqcec 1ce;q-ua1s.f,g g JJT:6nz-nou/wnr *?ïpf, zhlil I * eqorls ssarppv j g = Svd :g 8uus7 jre ' '6s lj '- o o '6s j6r 'T r '6s jr '- 0 -r '8s!Í ' '8s j8j ' T '8s.ÍJ, = oi's '- O '9s!9 ' '9s j9j '- o ---- lv ' lvj '- o ---- rrr '?s 0Tr 's -or '?s!! '- o r 'gs!6! 'Í O 'Zs jg ' T 'zs j6j 'r o r 'Ts J8J 'O O IOTT --I 'IS lzj ' T 'Ts lzj 'o o -r-- --r 'rs lzj 'o o T 'Is!a,r ' r 'rs '- o o 'Ir"rls '- r ' [6' 'r] I "TqPl-aoTf+ ji 000 = 6s :T IIT = 8s ji I0I = 9s íi 00T = 9s ri TT0 = s ji 0I0 = gs íi T00 = zs r0 000 = Is ssnte^-z+,z = IrS,I = Z,rS seupu- z + 16 = SCJ,8 = ÍSSSU 'L = SVNS '9 = ÈÀ{ '9 = ' I IH = ngn ' = g:c 'z =,rqs 'r = sv Sê[EU-x9 j8i = È'svd/ ' LT = rí' zrs '9Í = rí' TÍs '9r = E'oÍs 'or = sjjr/ ' 6 = rsssu/ '8 = svns ' = um/ '9 = SIH 'g = eqs/ 'v =,{sw 'g = gac Z = sv/ surdl j6 = re^-x li = e^-z uot?eretsap{ 1 8A0ZTV9 adí1i j 8^grqcc uotlpotj TluepTr (rnë1ug unz rnu) Eunranalg-y3gÍq r!1i {rgàltpqos seuorqcuàs : g Tvg :n,jl,is ruvív rnj :ATTorluoC-aqoec ur l) -Jolll l3ro -IIqq pu3 -ozx -un{ -UBJI -nz 'Qel '1SI A -Ázs zs pr ur'u 8S PI SVN Iêg. lepul qcjn -orda lsjen: ueqr -sng IUeUIi PJI^\ uapu ule I -nzs3 qsen -ersrl rng 3u I{JSI3l 'gnu -nz u -neper uepu rêp u uu p lueul ulg 'í sep D -rl\ou -e3 ru erp Jn -lsej r lfupu EIS U ure qo ur pjr -re13n -sgy8 'uêlqc ubu u -e3>1c êurej I -r1z 3 erp,sê 'u iluv)-zhw 91

7 I ó MHZ.KARTE scheide man naiirlich Bye- und Wor_ zugriffe. - ZugÀffe auf andere Adressen als die des Haupspeichers beriihren das Cache nich. Der ROM-por-AdreBraum wurde absichlich aus der Speicherdekodierung ausgeklammer, da er haupsáchlich fíir andere Peripherie zur Anwendung komm. - Das Cache wird beim Rese, bei einem DMA-Zugriff, und wenn es abgeschale is, gelósch. Nun zu den Gleichungen. Da is als erses die Aufeilung des Cache-Enable-Sienals in einen Ein- und einen Ausgang zu eiklàren. Normalerweise lassen sich die Aus_ gánge eines GALs direk als Eingànge verwenden (Riickkopplung). Nur bei der verwendeen Konfiguraion (alle Ausgàn_ ge sind im Tri-Sae-Modus) beschrlink sich die Funkion der pins 12 und 19 auf reine Ausgánge. Dafiirkann man die pins I und l1 als Eing2inge benuzen. Da alle anderen Ausgiinge schon beleg waren und die Riickkopplung gebrauch wird, mube ich die Lósung mi gerennem Einund Ausgang wàhlen. Die Gleichung fiir das ENAB-Signal sell ein D-Lach dar. Mi dem Eingang CEN kónnen Sie das Cache abschalen. Das kann z. B. mi einem Schaler gesche_ hen. Durch das D-Lach verhindern Sie, dab sich der Zusand von ENAB wàhrend eines Buszyklusses (wáhrendas akiv is) ànder. BAS is das Bus-Address-Srrobe. Der Ausgang wird durch "BAS.E = /BGACK" ebenso wie BUDS und BLDS wàhrend eines DMA-Zugriffs in den Tri-Sae- Modus versez. Um BAS zu akivieren, miissen ersens AS und pas akiv sein (zur Erinnerung: PAS is ein verzógeres AS, das benórig wird, dami die Cache- Tag-RAMs geniigend Zei haben, das HIT-Signal zu erzeugen). Femer missen das Cache abgeschaler sein (/EN_I), kein Zugriff auf den Haupspeicher erfolgen (À4El,g, das Schreibsignal akivier sein oder ein Cache-Miss vorliegen (An;, dami BAS erzevg wird. Mi "+ AS & BAS" erreich man, dab ein einmal erzeuges BAS bis zum Ende des Buszyklusses akiv bleib (Selbsrhalrung). Fiir BUDS und BLDS gelen im prinzip iihnliche Bedingungen zur Akivierung wie bei AS, nur komm hier noch die Umwandlung vom Bye- zu Worzugriffen hinzu. Dazu mube auch die Selbshalung auf das jeweils andere Signal augedehn werden. BUDS und BLDS sind vollkommen symmerisch. Mid CWE werden die Cache-Tas- RAMs beschrieben. Das Signal wird a[- iv, wenn nach einem Cache-Miss ein 48 ïffi 1/1eeo Cache-Conroler fiir ÀTÀRI ST GÀL 2: Cache- md Brs"uerung *IDENTTFICÀTION ccdt2v6, *TYPE cà!16v8; *PTNS /PÀS /vds /LDs /9rR /As CEN!,IEM /BGÀCK HÏ+ EN_I ENÀB. T /cwe.r,/ldwe. T /UD}IE. T /BLDS. T /BUDS. T,/BAS. T /DOE. T = 2, - 4, = 6, = 8, = 9, = 11 = L2, = 13, = L4, = 1R - L6, = 18. = 19; *BOOLEÀN-EOÀTIoNS BÀS.E = /BGÀCK; BÀS=ÀSePÀs&/ENI + Às & pes LraeM- +ÀSEPÀSEIÍR + Às & pàs e /HrT +AS&BÀS, BLDS.E = /BGÀCK; BIJDS = PÀS & DS s /EN I + pas e r.os c /Msil +PÀSaI,DSeflR + PÀs e I.Ds e MEM & /wr e /EIT + PÀs & uds e MEM e /rrr e /HIT + LDS E BI,DS + UDS & BLDS ; BUDS.E = /BGÀCK, BUDS = PÀS & UDS & /EN I + PÀS r uos e /Mer.- + PÀS Ê uds e [rr + PÀS 6 UDS & UEM e /rír e /HIT + PÀS & I.DS T MEM E /WR S /HIT + UDS C BUDS + LDS É BUDS ; CWE = EN_r a BÀS & ( UDS + r,ds ) +(uds+rds)ecwe; Lising 2: fiir GAL 2 (Cache- und Busseuerung) Lesezugriff auf den Haupspeicher erfolg (das Cache mub naiirlich eingschale sein). DOE akivier die Ausgangsreiber der Daen-RAMs, wenn ein Cache-Hi vorlieg. Die Verkniipfung mi /CIVE is nóig, weil bei einem Schreibzugriff auf die * verzógêrês ÀS-Signa]. Upper Daa Srobe (prozessor) * * lower Daa Srobe (prozêssor) * Read/Wrie r * Àddrêss Srobe (prozêssor) Cache ein/aus * P.ÈU/ROM-zugriff r * Bus Gran ÀCKnowledgè * Cache-Tleffer I Cachè enable (Ruckkopplung) * * Cace enable (Àusgang) * Wrie Enable Cache-RÀ!ís * * Wrie Enable unerês Daèn-RAMg lgrièe Enable oberes Daên-RAM * lower Daa Sróbe (Bus) S Uppêr Daa Srobê (Bus) * * Àddress Srobe (Bus) I Oupu Enabe Daen-RÀMs * & MEM É lwr E /HTT DOE = ( UDS + rds ) e MEM e /WR s HIr e /CWE & EN_r ; UDIÍE = EN_I & pàs e ( UDS + rds ) r MEM & ( /9rR e /Hr + ÍR É UDS & IrrT ) +(uds+lds)&udwe; IDÍIE = EN_I e pàs e ( uds + LDS ) e MEM É ( /Í,{R e lalr + ÍíR & rds r HIT ) +(uds+rds)aldíie, ENÀB = /ÀS E CEN + ÀS a EN_I + CEN & EN I ; Cache-Tag-RAMs das Signal HIT akir wird. LDIVE und UDWE seuern das Schreiben in die Daen-RAMs. LDWE und UDWE werden akivier, wenn ein Cache- Miss vorlieg oder eine im Cache vorhandene Adresse beschrieben wird. Im zwei-

8 6V zjj/jj. 066r/ ililililililillllllllllllllllllllllllll r a u a I pr o^'.n, o I J,ï':Ju'i:i,,rïfi gzqj/ uoleel puelelg 'e lglg 0l eqclv ïuqcalu0le0 u!olsls)l 'ue addeu -qadsor6 asoluolsoï alp als uraprol apg lsrn pauglog nequauqcsew u u;ebag pun uanals roqlnaruala6 ralung 96g 1 ua0unranag ayauue6o6 -aqcadg rebras sue;1 ng[[-gs SllVUlllS ilu ualalslleulolnv :r0qcng 'gv sep ue 0un;ddoy orp rnl acefalul -z^ v'x 0g/02 0^rlïe sep 'cd uap rnl qcnv '0rpuannlou ar^ asneqag ;enos np '0q -efeqsnv'auasásualduoy'aue;dleqcg 'ueurle;draa1 'auuer0o; auafia n; qcny 15-SdS nz puassed ïruqcallnp0l^l enau bllgn ïonz 'ebue0sny'-url g60 nz srg iua6lesula alllq - ep ls! sng reo 'uaneqpe ua6unanalg ueqcsleunaud uabr0ue0 olle qcs uossel u0l0s qv,nln 'bunplrqsny olp ru IS -SdS 'raïruqcal uap rnl ualseïnp8 lap Is -sds 'uaqalsra^ sds 'uaqos Is -sds '6arp;ny uoqcrlpraq uap rnl balsu3 a;eep -sds rop 'uolallnuls lsl Is lolluoln ue qcsrueuáp a4a6 a;eybp pun assazold'allop -oluuouqcsel^l qcs uassel llu\l 'uail!p uar0rlr0^ llclu!nlqcsuv uap 0lp '0lle ue qcrs lalqcu IS-SdS e>leds0un14cm -lu3 pun -s0uuel '-s0unp;qsny seg 'uoqcsileqeq ue6uilonols or eqr o! u lu pr E or dre qc ods Z'I SOJn1un 1 o3a1q uaua lno maya spvuq)uag-7h : ailoqdl s 88'0 :zllny\ s zl'j :L]lnr! s l. f 'l :zpunpoh s lf'l :lpunpoh s 6'I :(oh) oros s gl'l :()isrc) orols s e8'9e :urcslxêi s z6'le :(ralul8) urcsxof s 199 :6o10u1 s Oe 0 :(q63) 6o16u1 s 6/ e :qpuleou s L6'I :(ndl) qleuleau s?e'o :q1eubuo1 s 9l'0 :rllelljlul oqcec llru 9Hcv!ï s LL'l :z]lnn s 9g'I :!llny\ s LL'l :zpunpou s LL'l : LpunpoH s Z9'Z :(69) erolg s 91.'l :(ïsro) olols s 0g'9 :urcslxaf s ZZ'OV :(roillg) urcslxol s 9B'g :6o16u1 s r'o :(163) 0o16u1 s 91'9 :rllpr.lleeu s 0'e :(ndl) qlpluleau s eg'o :qleu:6uo1 s I '0 :qlpurlul aqcec auqo 9lHcvÍrl S LL'I s9l s oez s oe'z s 69'Z s 6' L s eg'8 s 8' s 98'0 s Il.'L s 890 s f0'0 JausDl) ladwrw :zilnr{ : llnyl :zpunpau : lpunpou :(oh) orols :(ISrO) orols :ulcslxof :uaurlg) ujcslxol :6o16u1 :LlleurleêH :qleurduol :L.llPujlu I ndc zhuu I 'uqu ueurslqord uêueqêijqcsêq uep nz s,ry\ 'lepueeq 1re7 ueueqese8ro,r qcrluesre rcp obg'iav qceu uoqcs osp prr,^à ejrêlqcs\ezerq'v'z olllu+ uep uln Sun8runelqcsêg JêuIê lqcrrdslue seic'su sz9 - su 9'z9x0l qcou rnu JnBlqrrnpuêJ -lêlqos ure uenep 'suejq qcru reqcredg -rersnz ;nerup lralsrpu,qcsed rollo^ llu lluv)-zhw 91 uuuà fldj-zhh-g1 elp pun'gaqcredsa8 er1jej r.ur JJrrSnT uelsre uap qoeu lqajêg rêp lsr oqcej ueuer^rl{ llnr 'su 00El sbp puis l{ J-zHr l-8 ruêure rêg 'zi $e IqszlleJ êrp qjrs lqgqre'uêila] sng uêp ry8o1oeprn pun rossezord rêqe qcrs JS rur BO'elïEI0I JneqcrnpueJrelqcs urêuenep uoqe4grzed5-blojolonr lnb-i'sr lqcraxa I- srq 'lelunj,^,\'0p llq9z ejrelqcs esêrc Iaqel'op erqp :loqe :luelnslje ejrêlr{jslrsz uereqïuep uelsqjbjure Jep ub qjr slqjqur 'uueï uêprê1y\ ueqord sbp [JBq euà 'uêpuê,r\jê^ nz Jêrrrrf ueuêpu qro^ JS ul elp rnu SunssaurlraT rnj 'rereruurersor6 elle ue Jn{nV un rêrq qpqsec'euuersord:erdo1ua11e1sr q pun sêrlrlpn-{srcl êluueàêq qcne purs srf pun'ro^rêq qjlluqluun Iêqrolq qcls uàrj -eq' uelàr.uuerso.rd sq 1 as.ra 1 ; o.r1uo3- ic -do1g uep erp'euuersord sjepuosêg 'ur.; -qnjnzïjnjnz uejrelqjslrez 3ne uoureua: -llb rul purs euelqord epueqelslug 'u3q' -Blu qcnujqed ueururursor4 uo^ Iqezu\ ueurel{ puopur,4 qjsjoa Jeure req rnu seurp -relle ueu Bnu lrêlqjrl3o141.raserp uo1 alemuos lu aualqud.'\:: ->1eur redu-rn1 uelàjnjqjeqn rêq lsr oqrnj sec'uêprê,r uassoyqcsebuu 3un11eq.- -qv-àqj J rnz relleqjs ure uusï :edun1 -NgJ uep uv '(qcr139ur qcne lsr llrarral rrr g uld) qe sregrqs sêp 6 urd ruu ue1s8rr. -un8 rue ueru 1grer8 àuj-zhhr-gi uêc 'uepre,r llcelses;nr eue) erp pun 1e1o1e3ure Sunssug-3y a.' -llodg oure ueuuol uuuq'leglessne ulà/ -ure asad eíp pun luue.rlesqe ràpreuqr. -uêlrês ueurej r.ueure llu surd êlle uêf -JeA\ uelsêq uv'llrêunjêa uelrêqcs un/ JrLu lurêqjs 'uelolnzsn lepeqssêqun uqr '.qcnsre^ rêpêr 'uêprê1d luejluê gnur JS ur rossêzojd alle JocI 'lunreq lqcru u?u Iruruoï pu /njnv uoqjlïre^\pueq ua8rur.: un 'leq uêpuulsje leressqrec urê rêp(r lneqe8 lsqlês 9IHJVrAr erp uuu qo p33 nequrf Jao 'q3iijêpiofe lqclu qciljnluu uessl^\ sêsorp ls al.reï8ual leuro qalll -êg uep rng 'ruêlnele neue8 lsqclsour 8un11eqcg rêp neqjnv uêp uenuqsqlês uêljersssjelul elllo^\ qjl l3q3 'ulàs uês -e,r,r,a3 >pqo1 re{jels lqcêr qclluleqcsrqu/y\ slreleps8unlluqos Jnu ueqesurg s p pjim leso'i êqcuuru rnj 'uessolqcsesqe 3un1 -leqcs rep Sunqerqcseg êip sl lue(i 'uêlqceêq nz SC'I '^\zq SCll uo^ Sunqazequg qcrnp a;;u8n7-ef g qcllrnleu puis IIB{ uêl.iê -u pu -IO \II