[发明专利]多任务处理低功率控制器

说明书

本发明一般涉及多任务处理控制器，它包含用于通过分时处理各含一系列指令的多个任务的微处理器，用于存储多个所述任务的任务存储装置，比如ROM，以及用于存储所述微处理器产生和使用的多种数据的数据存储装置，例如RAM。该多任务处理控制器适于用在钟表领域中，下文中对应列举的实际应用来公开本发明将是方便的。然而，可以理解的是本发明并不限于该应用。

在钟表领域的许多应用是基于含有一系列顺序指令的任务。通常用微计算机来执行这种任务以此形成具备其要求功能的手表。现有微计算机包含用于存储待执行的每一个任务的指令的只读存储器或ROM，用于实现执行这些指令所需的操作的微处理器，以及用于存储该微处理器形成和使用的多种数据的随机存取存储器或RAM。值得注意地该微处理器包含用于执行算术和逻辑运算的算术-逻辑单元或ALU和用于存储这些运算的结果的一系列寄存器。控制、数据和地址总线连接该微处理器、ROM、RAM和I/O接口以允许这些设备与外部设备之间的通信。

利用微计算机来实现这些任务常常由于若干严格限制的存在而难于达到。微计算机不仅必须实时执行这些任务中的每一个。而且必须迅速响应内部产生或来自用户的信号。理想地，还应以功耗尽可能少的方式构造和执行这些任务。

手表设计者面临的另一挑战是用要求顺序执行一系列指令的任务来重现需同时发生的多种手表功能的操作。例如，可要求手表上的按钮动作的同时使步进电机工作，而同时又使位置测定器旋转。

为了解决该问题，已设计某些手表利用微计算机借助于多任务或分时处理技术同时执行若干个任务。在多任务处理中，允许ROM中必须执行的每一任务的部分依次运用微处理器。所执行任务快速循环使得用户看来每一任务正连续地并与其它任务同时地执行着。

常规上是借助于称之为调度程序部件的软件机构来实现由微处理器同时执行任务。这种机构以存储在ROM中的一系列指令实现，并管理上述由微处理器执行的多种任务的顺序。

虽然在计算机产业中其它地方普遍利用这种实施方式，但其不适于用在钟表领域中。由调度程度部件引入额外指令的负担使微处理器执行的任务的有效规模增大，并同时使其在速度和功耗方面的性能降低。

为了使在任务管理中必须执行的附加指令所导致的处理速度上的降低到最小，通常是使由微处理器依次执行的任务部分的大小为若干个指令长，以使任务尽可能少地发生变化。然而，这减少了表对用户输入及其它对任务初始化的请求的反应时间，这些输入和请求只能在另一任务的若干指令已执行之后起作用。

而且，由微处理器完成对许多任务的执行还要求执行该任务内指令的一个或多个子程序。当从现有多任务处理控制器中的一任务内启动子程序时，需要有附加指令，这样在执行子程序之后，可首先将表明任务以后将重新开始的指令的地址的程序计数器的值存储在RAM中。还可要求将累加寄存器和变址寄存器中的值加以存储。实现这些数据传输操作所需的额外指令进一步增大了微处理器所执行的任务的有效规模，并降低其运行速度和功率损耗。

本发明的目的是提供一种减少或克服了现有技术的缺点的多任务处理控制器。

考虑该目的，本发明提供一种包含用于存储多达N个各含有一系列指令的任务的任务存储装置，用于通过分时来处理所述N个任务的微处理器以及用于存储所述微处理器产生和运用的多种数据的数据存储装置的多任务处理控制器，其特征在于：所述微处理器还包含从硬件上实现用来以所述进程控制所述微处理器的运用的调度程序，以及用于存储各为所述调度部件所用的N个程序计数器的程序计数器存储装置，以控制所述N个进程中各个指令序列，以便所述调度程序能够在所述微处理器处理的任务改变时选择不同的一个所述程序计数器，而无需从所述数据存储装置传输数据。

为每一任务配备单独的程序计数器并以硬件实现调度程序使得能够更有效地管理由微处理器所处理的任务，允许程序计数器变化而不要求数据存储装置来回传输数据，由此减少存储在ROM中的指令数。避免了在任务管理期间执行多个附加指令的需要，因此降低了控制器的功耗，增加了执行任务的速度并减小了微处理器所处理部分的大小。所执行的任务还可更快地循环，由此改进控制器的响应时间。

有益地，多任务处理控制器还包含用于每一任务存储各累加值的分立的累加值存储装置，因此微处理器能够在所述微处理器处理的任务改变时选择不同的一个所述累加值，而不需要从所述数据存储装置传输数据。

该多任务处理控制器还可包括用于存储每个任务的各个变址值的变址值存储装置，这样当所述微处理器处理的任务改变时所述微处理器能够选择不同的一个所述变址值，而无需要求从所述数据存储装置传输数据。