[发明专利]具有向后接脚兼容的大规模集成电路微处理机芯片

说明书

本发明是关于半导体集成电路，特别是关于微处理机芯片。

因技术上的大幅度而且快速的变化，微型计算机系统的制造商发现必须比以往更经常地去更新他们的系统，这更新程序同时顾及加入新系统和整修旧系统。

新的微处理机芯片的引进在计算系统的更新上是一极有重要性的推动力量。通常，芯片制造商和某些小型计算机系统制造商设计一些能提供较多功能和较快速度的新芯片。而这些新的较快速芯片被用为新系统设计的基础。芯片制造商和计算机系统制造商已认知且继续地认知微处理机间相容性的重要。例如，若干1983年推出的32位元微处理机的制造商已强调它们能运行（run）它们之前所写的软件。

大致上来说，这些例子中的兼容都是以修改部分操作系统或以使用类似的结构通过微程序规划模拟来达成。在达成这种兼容性之后，这些芯片仍只可提供一向下的软件兼容性，即以8或16位元的微处理机芯片所写的相同软件仍可在32位元芯片执行。

然而，当芯片设计继续发展时，微型计算机制造商仍需要维持许多用在新和旧微型计算机设计中不同的微处理机芯片，也就是，向下的软件兼容并不要求向下的硬件兼容。

事实上，通常的情形。亦即，为了使较旧的微型计算机系统能利用新的芯片，虽然芯片接脚设计成相兼容，但仍必须重新设计或整修此系统以接受新的芯片。其理由是，新的芯片除了较快之外，通常亦包括新的功能以加强其市场性。而这样就会增加设备维修和装设的费用。

因此，本发明的主要目的为提供一改进的设计方法和装置以提供芯片设计中的兼容性。

本发明的另一目的为提供一芯片可用在新的和旧的系统中而不需改变旧的系统。

上述及其它之目的是以一运用本发明的装置和方法的微处理芯片的较佳实施例来达成。使用最新技术安装在LSI（大规模集成电路）中的芯片被设计成包括兼容电路，该电路被连接至一接脚，此接脚是相对于现有存计算机系统中被替换的芯片的未用接脚。此兼容电路被连接至那些具有新加入或改变功能的新LSI芯片之内在部分。当新LSI芯片被插入既存的微型计算机系统中时，兼容电路就禁止所加入/改变功能之操作。同时，除了加入的功能外这些电路亦限定（con-dition）芯片的其它部分而使其需要以与所替换的芯片同样的方式来操作，但具有由于使用新技术而获得较高速度和改进的性能。当新芯片被置入其设计所配合的系统中时，相容性电路则允许芯片以同样较高的速度和改进的性能来与加入的功能一起操作。

更特定地说，在较佳实施例中，新的LSI微处理机芯片在其结构中使用更新的固态技术，与先前的LSI微处理机芯片相较，具有快速、改进的性能、低功率消耗和较简单的制造程序等特性。另外，新芯片结合新的功能表现在加强的寻址能力，即有一额外的接脚可供指定为另一位址位元。这额外的接脚即相对于被替换芯片中另一未用的接脚。因此，这新芯片具有与旧芯片的完整硬件向下兼容性，亦即，这新芯片具有与旧芯片的向后接脚兼容性。

根据本发明，至少有一部分的新加入功能被用以提供在新旧系统间适当操作所需的响应。这大大地减少了需要加到新芯片的逻辑电路数量。因为只需小量的额外芯片区分配给加入的功能，因此，可以减少额外的芯片制造费用。

因为上述加入了向后接脚的兼容性，本发明的芯片可用在两个不同的系统（即新和旧系统设计之间）而不需在这系统中作任何改变。因此，装设和维修的需要大大地减低。同时，也无需整修旧系统以使用新芯片。

本发明的新颖特征，如操作的结构和方式，与其进一步之目的和优点，将参考附图加以说明以使其更为明白。同时，附图是用以说明而非用来限制本发明。

图1a和1b为用以说明本发明的原理的芯片图。

图2a、2c和2b、2d分别以方框图显示图1a和1b的微处理机芯片的部分。

图3显示图2a和2b的芯片所处理的分段说明的格式。

图4为详细地显示根据本发明的原理所设计成图2b的芯片的部分。

图5a到5e为用以说明图4微处理机芯片的结构和操作的表和图。

图1a和1b以图示显示制于单一IC基底或芯片上的微处理机的输入和输出接脚连接情形。如图所示，每一芯片具有68支接脚，其中若干接脚在使用此芯片的微型计算机系统中并无连接这些接脚则被指定为图1a和1b中的备件。