DE-102025119755-B3 - VERARBEITUNGSEINHEITSANORDNUNG UND EIN VERFAHREN ZURDATENÜBERTRAGUNG FÜR EINE VERARBEITUNGSEINHEITSANORDNUNG

Abstract

Verarbeitungseinheitsanordnung, umfassend eine Datenquelleneinheit (10), eine Verarbeitungseinheit (20) und eine Betätigungseinheit (30). Die Datenquelleneinheit (10) ist dazu eingerichtet, der Verarbeitungseinheit (20) Direkteingangsdaten (D DI ) bereitzustellen, wobei die Datenquelleneinheit (10) und die Verarbeitungseinheit (20) über erste Datenleitungen (W1) direkt miteinander verbunden sind. Die Verarbeitungseinheit (20) umfasst eine Arithmetikeinheit (22), die dazu eingerichtet ist, Direktbetätigungsdaten (D DA ) zu bestimmen, indem sie arithmetische Operationen an den Direkteingangsdaten (D DI ) durchführt. Die Verarbeitungseinheit (20) ist dazu eingerichtet, die Direktbetätigungsdaten (D DA ) der Betätigungseinheit (30) bereitzustellen, wobei die Verarbeitungseinheit (20) und die Betätigungseinheit (30) über zweite Datenleitungen (W2) direkt miteinander verbunden sind. Die Betätigungseinheit (30) ist dazu eingerichtet, eine Anwendung unter Verwendung der Direktbetätigungsdaten (D DA ) zu steuern.

Inventors

• Konrad Walluszik
• Jürgen Schaefer

Assignees

• INFINEON TECHNOLOGIES AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250521

Claims (15)

1. Verarbeitungseinheitsanordnung, mit: einer Datenquelleneinheit (10); einer Verarbeitungseinheit (20); und einer Betätigungseinheit (30); wobei die Datenquelleneinheit (10) dazu eingerichtet ist, Direkteingangsdaten (D DI ) der Verarbeitungseinheit (20) bereitzustellen, wobei die Datenquelleneinheit (10) und die Verarbeitungseinheit (20) direkt miteinander mit ersten Datenleitungen (W1) verbunden sind; wobei die Verarbeitungseinheit (20) eine Arithmetikeinheit (22) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Direktbetätigungsdaten (D DA ) zu bestimmen, indem sie arithmetische Operationen an den Direkteingangsdaten (D DI ) durchführt; wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, die Direktbetätigungsdaten (D DA ) der Betätigungseinheit (30) bereitzustellen, wobei die Verarbeitungseinheit (20) und die Betätigungseinheit (30) über zweite Datenleitungen (W2) direkt miteinander verbunden sind; wobei die Betätigungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, eine Anwendung unter Verwendung der Direktbetätigungsdaten (D DA ) zu steuern.
2. Verarbeitungseinheitsanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Verarbeitungseinheit (20) eine Erweiterungsregistereinheit (21) umfasst, wobei die Erweiterungsregistereinheit (21) eine Erweiterungsregisterdatei (21a) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Direkteingangsdaten (D DI ) und die Direktbetätigungsdaten (D DA ) vorübergehend zu speichern.
3. Verarbeitungseinheitsanordnung nach Anspruch 2 , wobei die Verarbeitungseinheit (20) eine Arithmetik-Registerdatei (23) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Direkteingangsdaten (D DI ) von der Erweiterungsregistereinheit (21) zu empfangen und die Direkteingangsdaten (D DI ) der Arithmetikeinheit (22) bereitzustellen; wobei die Erweiterungsregistereinheit (21) ferner eine Erweiterungspipeline (21b) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Direkteingangsdaten (D DI ) und die Direktbetätigungsdaten (D DA ) zwischen der Erweiterungsregisterdatei (21a) und der Arithmetik-Registerdatei (23) zu bewegen.
4. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 , wobei die Erweiterungsregistereinheit (21) eine Steuerungs-/Statusregister, CSR, -Erweiterungseinheit (21c) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Erweiterungsregisterdatei (21a) zu konfigurieren.
5. Verarbeitungseinheitsanordnung nach Anspruch 4 , wobei das Konfigurieren der Erweiterungsregisterdatei (21a) das Bestimmen einer Größe und/oder eines Eingabe-/Ausgabemodus von Registern der Erweiterungsregisterdatei (21a) umfasst.
6. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenquelleneinheit (10) eine Direkteingangsdaten-Registereinheit (11) umfasst, wobei die Direkteingangsdaten-Registereinheit (11) eine Auswahleinheit (11a) und eine Direkteingangsdaten-Registerdatei (11b) umfasst, wobei die Direkteingangsdaten-Registerdatei (11b) dazu eingerichtet ist, die Direkteingangsdaten (D DI ) temporär zu speichern, wobei die Auswahleinheit (11a) dazu eingerichtet ist, die Direkteingangsdaten (D DI ) aus verfügbaren Quelldaten (D S ) der Datenquelleneinheit (10) auszuwählen.
7. Verarbeitungseinheitsanordnung nach Anspruch 6 , wobei die Direkteingangsdaten-Registerdatei (11b) einen Ringpuffer umfasst, der dazu eingerichtet ist, der Verarbeitungseinheit (20) die Direkteingangsdaten (D DI ) in einer Round-Robin-Art bereitzustellen.
8. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7 , wobei eine Größe der Direkteingangsdaten-Registerdatei (11b) kleiner oder gleich 12 Registereinträgen ist.
9. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Datenleitungen (W1) eine erste Rückführleitung umfassen, um anzugeben, dass neue Direkteingangsdaten (D DI ) von der Verarbeitungseinheit (20) akzeptiert werden können; und/oder wobei die zweiten Datenleitungen (W2) eine zweite Rückführleitung umfassen, um anzugeben, dass neue Direktbetätigungsdaten (D DA ) von der Betätigungseinheit (30) akzeptiert werden können.
10. Verarbeitungseinheitsanordnung nach Anspruch 9 , wobei die ersten Datenleitungen (W1) und die zweiten Datenleitungen (W2) jeweils bis zu 32 Datenleitungen umfassen.
11. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenquelle (10) einen Analog-Digital-Wandler, ADC-Wandler, und/oder eine Sensorschnittstelleneinheit umfasst.
12. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner umfasst einen Datenbus (40), der die Datenquelleneinheit (10), die Verarbeitungseinheit (20) und die Betätigungseinheit (30) miteinander verbindet, wobei der Datenbus dazu eingerichtet ist, Eingangsdaten (D I ) zwischen der Datenquelleneinheit (10) und der Verarbeitungseinheit (20) auszutauschen, und dazu eingerichtet ist, die Betätigungsdaten zwischen der Verarbeitungseinheit (20) und der Betätigungseinheit (30) auszutauschen, wobei die Eingangsdaten (D I ) die Quelldaten (D S ) ohne die Direkteingangsdaten (D DI ) sind.
13. Verarbeitungseinheitsanordnung nach Anspruch 12 , wobei die Arithmetik-Registerdatei (23) dazu eingerichtet ist, die Eingangsdaten (D I ) von dem Datenbus (40) zu empfangen und die Eingangsdaten (D I ) der Arithmetikeinheit (22) bereitzustellen.
14. Verarbeitungseinheitsanordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13 , wobei der Datenbus (40) eine Axi-Verbindung ist.
15. Datenübertragungsverfahren für eine Verarbeitungseinheitsanordnung mit einer Datenquelleneinheit (10), einer Verarbeitungseinheit (20) und einer Betätigungseinheit (30), wobei die Verarbeitungseinheit (20) eine Arithmetikeinheit (22) umfasst, wobei die Datenquelleneinheit (10) und die Verarbeitungseinheit (20) über erste Datenleitungen (W1) direkt miteinander verbunden sind, wobei die Verarbeitungseinheit (20) und die Betätigungseinheit (30) über zweite Datenleitungen (W2) direkt miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen (S10) von Direkteingangsdaten (D DI ) an die Verarbeitungseinheit (20) durch die Datenquelleneinheit (10); Bestimmen (S20), durch die Arithmetikeinheit (22), von Direktbetätigungsdaten (D DA ) durch Ausführen von Arithmetikoperationen an den Direkteingangsdaten (D DI ); Bereitstellen (S30), durch die Verarbeitungseinheit (20), der Direktbetätigungsdaten (D DA ) an die Betätigungseinheit (30); und Steuern (S40), durch die Betätigungseinheit (30), einer Anwendung unter Verwendung der Direktbetätigungsdaten (D DA ).

Description

TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Verarbeitungseinheitsanordnung und ein Verfahren zur Datenübertragung für eine Verarbeitungseinheitsanordnung. TECHNISCHER HINTERGRUND Gängige Architekturen bilden Subsysteme mit einer Datenquelleneinheit, z.B. einem Analog-Digital-Wandler, ADC (engl. analog digital converter), einer Verarbeitungseinheit und einer Betätigungseinheit, z.B. einem Zeitgebermodul, die über eine Busstruktur miteinander verbunden sind. Die Busstruktur, die die Verarbeitungseinheit mit den anderen Modulen verbindet, veranlasst Latenzzeiten. So wird z. B. Zeit benötigt, bis eine Lesetransaktion der Datenquelleneinheit vorgelegt wird, Zeit, bis die Daten an die Verarbeitungseinheit weitergeleitet werden und zur Verarbeitung bereitstehen. Das Gleiche gilt für die Datenkommunikation zwischen der Verarbeitungseinheit und der Betätigungseinheit. Diese Zeit begrenzt eine Geschwindigkeit des Steuerkreises, bzw. eine Steuerkreisgeschwindigkeit (engl. control loop speed). Die Geschwindigkeit des Steuerkreises wird bestimmt durch die Zeit, die für die Signalerfassung, Verarbeitung, bzw. Signalverarbeitung und Aktivierung oder Betätigung, bzw. Signalaktivierung oder Signalbetätigung benötigt wird. Softwarebasierte Steuerkreise sind daher durch die heute verfügbaren Mikrocontroller-Architekturen begrenzt. Die Geschwindigkeit eines Steuerkreises ist auch ein Hindernis für Effizienzsteigerungen. Mit anderen Worten ermöglichen schnellere Steuerkreise Effizienzsteigerungen. Folglich besteht ein Bedarf an einer verbesserten Verarbeitungseinheitsanordnung, insbesondere bei Leistungsumwandlungsanwendungen, die zum Beispiel bei der Elektrifizierung von Fahrzeugen unerlässlich sind. DE 10 2007 014 132 A1 beschreibt ein Prozessorsystem mit direkt verschalteten Ports. Das Prozessorsystem umfasst einen ersten Prozessor, der mindestens einen Ausgang besitzt, und zumindest einem zweiten Prozessor, der mindestens einen Eingang besitzt, vorgesehen. Mit einer Schalteinrichtung ist der Ausgang des ersten Prozessors direkt an den Eingang des zweiten Prozessors schaltbar. Durch die direkte Verbindung von Ausgang und Eingang der Prozessoren ist keine Rechenleistung für die Kommunikation zwischen den Prozessoren notwendig, was zu einer erheblichen Einsparung von Strom führt. EP 0 062 431 A1 beschreibt einen Ein-Chip Mikrocomputer umfassend eine Zentraleinheit, die Arithmetik-, Logik- und Steuer-Einheiten aufweist; einen Direktzugriffsspeicher zum Speichern von Zwischendaten mit Instruktionen, die von der Zentraleinheit verarbeitet werden; Mittel zum Transportieren von ersten Daten, die von der Zentraleinheit verarbeitet werden; einen Direktspeicherzugriffs-Controller , der von der Zentralverarbeitungseinheit gesteuert wird, um ein Auslesen von zweiten Daten bereitzustellen, die in einem vorbestimmten Bereich des Direktzugriffsspeichers gespeichert sind; Mittel zum Übertragen der zweiten Daten, die in dem vorbestimmten Bereich des Direktzugriffsspeichers gespeichert sind; Anschluss, der mit den Mitteln zum Übertragen der ersten und zweiten Daten gekoppelt ist, um während eines Zentralprozessor-Betriebsmodus eine Ausgabe für die ersten Daten und während eines Direktspeicherzugriffs-Betriebsmodus eine Ausgabe für die zweiten Daten bereitzustellen; und Zeitmultiplexmittel, die von der Direktspeicherzugriffssteuerung gesteuert werden, um die ersten oder zweiten Daten an den Anschluss zu übertragen. Dies weist den Vorteil auf, dass eine direkte Übertragung zwischen dem Direktzugriffspeicher und der Außenwelt ohne die Bereitstellung zusätzlicher Anschlüsse erfolgen kann. ZUSAMMENFASSUNG Gemäß einem Aspekt umfasst eine Verarbeitungseinheitsanordnung, bzw. Verarbeitungseinheitsausgestaltung (engl. processing unit arrangement) eine Datenquelleneinheit, eine Verarbeitungseinheit und eine Aktivierungseinheit, bzw. Betätigungseinheit (engl. actuation unit). Die Datenquelleneinheit ist dazu eingerichtet, der Verarbeitungseinheit Direkteingangsdaten, bzw. Direkteingabedaten bereitzustellen, wobei die Datenquelleneinheit und die Verarbeitungseinheit über erste Datenleitungen direkt miteinander verbunden sind. Die Verarbeitungseinheit umfasst eine Arithmetikeinheit, die dazu eingerichtet ist, Direktbetätigungsdaten zu bestimmen, indem sie an den Direkteingangsdaten arithmetische Operationen durchführt. Die Verarbeitungseinheit ist dazu eingerichtet, die Direktbetätigungsdaten an die Betätigungseinheit bereitzustellen, wobei die Verarbeitungseinheit und die Betätigungseinheit über zweite Datenleitungen direkt miteinander verbunden sind. Die Betätigungseinheit ist dazu eingerichtet, eine Anwendung unter Verwendung der Direktbetätigungsdaten zu steuern. Mit anderen Worten, durch die direkte Leitungsverbindung der Verarbeitungseinheit mit der Datenquelleneinheit und der Betätigungseinheit ist es möglich, die Arithmetikeinheit der Verarbeitungseinheit enger mit der Datenquelle und der Betätigungseinheit zu koppeln. Der