DE69230850T2

DE69230850T2 - Als externer Speicher verwendbare Halbleiterspeichereinheit

Info

Publication number: DE69230850T2
Application number: DE69230850T
Authority: DE
Inventors: Soichiro Nagasawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2012-12-16
Also published as: EP0547862A3; EP0547862A2; US5424994A; JPH05165738A; DE69230850D1; EP0547862B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterspeichereinheit wie z. B. eine Halbleiterplatteneinheit, die als eine externe Speichereinheit verwendet wird.
In einem Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeitscomputersystem, wie es kürzlich vorgeschlagen wurde, wird die Leistungsfähigkeit einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) mit der Entwicklung der Halbleitertechnologie schnell verbessert. Folglich ist es erforderlich, die Leistungsfähigkeit einer mit dem Computersystem gekoppelten externen Speichereinheit zu verbessern. Gemäß der obigen Anforderung wurde eine Halbleiter-"Platte", die eine Halbleiterspeichervorrichtung verwendet, auf die mit hoher Geschwindigkeit elektrisch zugegriffen werden kann, als eine Alternative zu einer Magnetplatteneinheit vorgeschlagen, auf die mechanisch zugegriffen wird. Infolge der Entwicklung der neuen Halbleitertechnologie kann die Kapazität der Halbleiterspeichervorrichtung groß werden, und ihr Preis kann reduziert werden.
Wenn jedoch die der Halbleitervorrichtung zugeführte Energie abgeschnitten wird, verschwinden normalerweise darin gespeicherte Daten (Flüchtigkeit). Somit ist es bei der als externe Speichereinheit verwendeten Halbleiterspeichervorrichtung erforderlich, Methoden dafür bereitzustellen, daß die Daten nicht verschwinden (Nicht-Flüchtigkeit).
Um die obige Anforderung zu erfüllen, wird eine Magnetplatteneinheit mit der Halbleiterspeichereinheit gekoppelt. Wenn die Energie abgeschnitten wird, werden die in der Halbleiterspeichereinheit gespeicherten Daten von dort zur Magnetplatte übertragen, und, wenn die Energie der Halbleiterspeichereinheit wieder zugeführt wird, werden die in der Magnetplatte gespeicherten Daten von dort an die Halbleiterspeichereinheit zurückgegeben. Da in der Halbleiterspeichereinheit große Datenmengen gespeichert werden können, wird jedoch eine lange Zeit benötigt, um die Daten von der Halbleiterspeichereinheit zur Magnetplatteneinheit und umgekehrt zu übertragen. Folglich ist es schwierig, die Daten zu sichern, wenn eine Service- oder Betriebsunterbrechung auftrifft; überdies ist eine lange Zeit erforderlich, um das Computersystem, mit dem die Halbleiterspeichereinheit und die Magnetplatteneinheit gekoppelt sind, erneut zu starten.
Dementsprechend ist in einer herkömmlichen Halbleiterspeichereinheit eine Reserve-Energieversorgung für die Halbleiterspeichervorrichtung vorgesehen, so daß, wenn eine Betriebsunterbrechung auftritt, die in der Halbleiterspeichervorrichtung gespeicherten Daten gehalten werden.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Halbleiterspeichereinheit. Die in Fig. 1 gezeigte Halbleiterspeichereinheit ist eine sogenannte Halbleiterplatteneinheit.
Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Halbleiterplatteneinheit 2 mit einer Wirts- oder Host-Einheit 1 gekoppelt und wird als eine externe Speichereinheit verwendet. Die Halbleiterplatteneinheit 2 enthält einen Halbleiterspeicherabschnitt 4 und ein Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 3. In dem Halbleiterspeicherabschnitt 4 werden in einem für eine Magnetplatte geeigneten Format Daten gespeichert. Das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 3 greift auf den Halbleiterspeicherabschnitt 4 gemäß Anweisungen (z. B. einem Lese/Schreibbefehl) zu, die von der Host- Einheit 1 geliefert werden, so daß von dem Halbleiterspeicherabschnitt 4 ausgelesene Daten an die Host-Einheit 1 geliefert werden und von der Host-Einheit 1 ausgegebene Daten in den Halbleiterspeicherabschnitt 4 geschrieben werden. Die Halbleiterspeichereinheit 2 ist mit einer Groß-CPU in der Host-Einheit 1 wirksam gekoppelt und weist eine große Kapazität und höhere Funktionen auf. Der Halbleiterspeicherabschnitt 4 und das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 3 benötigen somit eine große Menge elektrische Energie. Folglich wird von der gleichen Energiequelle (z. B. 200 V) des Systems wie die Host-Einheit 1, die ebenfalls eine große Menge elektrische Energie benötigt, der Halbleiterspeichereinheit 2 elektrische Energie zugeführt. Der Halbleiterspeicherabschnitt 4 wird durch einen DRAM (dynamischer Direktzugriffsspeicher) gebildet, der Hochgeschwindigkeitsoperationen ermöglicht. In dem DRAM gespeicherte Daten verschwinden jedoch, wenn die Betriebsunterbrechung auftritt. Folglich werden als die Reserve-Energiequelle für den DRAM Batterien verwendet (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 3-58111).
Das heißt, die Halbleiterspeichereinheit 2 ist mit einer Hauptenergieversorgung-Schaltung 5a zum Umwandeln einer Wechselspannung (200 V), die von der Systemenergieversorgung geliefert wird, in eine Gleichspannung (5 V), einer sekundären Batterie 6a und einer primären Batterie 6b versehen. Die Halbleiterspeichereinheit 2 ist ferner mit einer Energieüberwachungsschaltung 5b und einer Energieauswahlschaltung 5c versehen. Die Energieüberwachungsschaltung 5b überwacht ständig, ob die Systemenergiequelle abgeschnitten ist oder nicht, und tut dies auf der Grundlage der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung-Schaltung 5a. Die von der Hauptenergieversorgung-Schaltung 5a abgegebene Gleichspannung wird normalerweise über die Energieauswahlschaltung 5c dem Halbleiterspeicherabschnitt 4 zugeführt. Wenn die Energieüberwachungsschaltung 5b feststellt, daß die Systemzufuhr abgeschnitten ist, wählt die Energieauswahlschaltung 5c die sekundären und primären Batterien 6a und 6b aus, so daß von den sekundären und primären Batterien 6a und 6b die Gleichspannung an den Halbleiterspeicherabschnitt 4 geliefert wird.
Selbst wenn eine Betriebsunterbrechung auftritt, so daß die Systemenergiequelle abgeschnitten ist, wird kurz danach normalerweise die Systemenergiequelle wiederhergestellt. Außerdem wird eine relativ kleine Energiemenge dissipiert, um die in dem Halbleiterspeicherabschnitt 4 (dem DRAM) gespeicherten Daten zu halten. Folglich kann die erforderliche Kapazität von jeder der sekundären und primären Batterien 6a und 6b relativ klein sein.
In der obigen herkömmlichen Halbleiterspeichereinheit 2 bestehen jedoch die folgenden Nachteile.
Die Systemenergiequelle wird im allgemeinen für das Computersystem verwendet. Wenn das Computersystem deaktiviert wird, wird somit die Systemenergiequelle mit großer Kapazität, die eine große Menge des elektrischen Stroms liefert, aus Sicherheitsgründen abgeschnitten. Das heißt, das Computersystem wird derart verwaltet, daß das Computersystem über Nacht und während anderer langer Perioden, wie z. B. Ferien, abgeschaltet wird, indem die Systemenergiequelle abgetrennt wird. Die Reserveenergie muß von den Batterien 6a und 6b während der Zeit, in der das Computersystem abgeschaltet ist, an den Halbleiterspeicherabschnitt 4 geliefert werden. In einem Fall, in dem das Computersystem beispielsweise während des Wochenendes abgeschaltet ist, müssen die Batterien 6a und 6b für mindestens 48 Stunden elektrische Energie an den Halbleiterspeicherabschnitt 4 liefern. In diesem Fall sind in der Halbleiterspeichereinheit 2 Reservebatterien 6a und 6b mit großer Kapazität erforderlich, so daß die Halbleiterspeichereinheit 2 groß und teuer wird.
Außerdem kann ein kleines Computersystem wie z. B. eine Workstation oder ein Personalcomputer für eine noch längere Zeit abgeschaltet sein. In diesen Fall müssen die Reservebatterien eine noch größere Kapazität haben.
EP-A-0 187 369 offenbart eine Halbleiterspeichereinheit gemäß dem Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 1.
Gemäß diesem Dokument gibt es kein Mittel zum Detektieren einer Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle (Hilfsenergiequelle) und als Antwort zum Auswählen zwischen der zweiten Energiequelle und der Batterie. Wenn die erste Energiequelle (Hauptenergiequelle) abgeschnitten ist, sind sowohl die zweite Energiequelle als auch die Batterie als Energiequellen mit dem Speicher verbunden.
US-A-3 980 935 offenbart eine derjenigen von EP-A-0 187 369 ähnliche Halbleiterspeichereinheit. Gemäß diesem Dokument ist die Batterie ständig ohne jeglichen Schaltmechanismus angeschlossen, was zu einem möglichen Überladungsproblem führt.
JP-A-3 058 111 offenbart eine dem oben mit Verweis auf Fig. 1 beschriebenen Typ ähnliche Halbleiterspeichereinheit mit sowohl einer primären Batterie als auch einer sekundären Batterie, um Reserveenergie an den Halbleiterspeicher zu liefern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterspeichereinheit geschaffen, die normalerweise betrieben wird, indem von einer ersten Energiequelle elektrische Energie zugeführt wird, wobei die erste Energiequelle abgeschnitten werden kann, welche Halbleiterspeichereinheit umfaßt:
flüchtiges Speichermittel zum Speichern von Daten, auf die durch eine mit der Halbleiterspeichereinheit gekoppelte Host-Einheit zugegriffen werden kann, welches flüchtige Speichermittel die Daten hält, während ihm elektrische Energie zugeführt wird;
eine Batterie, die als eine Reserveenergiequelle für das flüchtige Speichermittel verwendet wird;
eine Verbindung mit einer zweiten Energiequelle, welche zweite Energiequelle ständig zur Verfügung steht, wenn keine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle auftritt; und
ein Energieversorgung-Steuermittel, das mit der ersten Energiequelle, der Batterie und der zweiten Energiequelle gekoppelt ist, zum Umschalten oder Wechseln einer Energiequelle, durch die dem flüchtigen Speichermittel elektrische Energie zugeführt wird, von der ersten Energiequelle zur zweiten Energiequelle, wenn die erste Energiequelle abgeschnitten ist, und zum Liefern von elektrischer Energie von der Batterie als eine Reserve für die zweite Energiequelle, wenn eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle auftritt, welches Energieversorgung-Steuermittel ein Detektionsmittel aufweist, enthaltend ein erstes Detektionsmittel zum Detektieren, ob die erste Energiequelle abgeschnitten ist oder nicht, und ein Auswahlmittel zum Auswählen einer Energiequelle, durch die dem flüchtigen Speichermittel elektrische Energie zugeführt wird, aus den ersten und zweiten Energiequellen und der Batterie auf der Basis von Ergebnissen, die durch das Detektionsmittel erhalten werden, welches Auswahlmittel ein erstes Auswahlmittel zum Auswählen der ersten Energiequelle enthält, wenn das erste Detektionsmittel detektiert, daß die erste Energiequelle nicht abgeschnitten ist;
dadurch gekennzeichnet, daß:
das Energieversorgung-Steuermittel betreibbar ist, um eine Quelle, durch die elektrische Energie geliefert wird, von der zweiten Energiequelle zu der Batterie umzuschalten, wenn eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle auftritt, mittels:
eines zweiten Detektionsmittels zum Detektieren, ob eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle aufgetreten ist oder nicht;
eines zweiten Auswahlmittels zum Auswählen der zweiten Energiequelle, wenn das erste Detektionsmittel detektiert, daß die erste Energiequelle abgeschnitten ist; und
eines dritten Auswahlmittels zum Auswählen der Batterie, wenn das erste Detektionsmittel detektiert, daß die erste Energiequelle abgeschnitten ist, und das zweite Detektionsmittel detektiert, daß eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle aufgetreten ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine neuartige und nützliche Halbleiterspeichereinheit liefern, die als eine externe Speichereinheit zu verwenden ist, in der die Nachteile des oben erwähnten Standes der Technik eliminiert sind.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Halbleiterspeichereinheit liefern, in der die elektrische Energie für eine lange Zeit ohne eine Batterie mit großer Kapazität dem Halbleiterspeicher zugeführt werden kann, wenn die Systemenergieversorgung abgeschnitten ist.
Wenn die erste Energieversorgung abgeschnitten (getrennt) ist, wird in der vorliegenden Erfindung eine Energiequelle, durch die dem flüchtigen Speichermittel elektrische Energie zugeführt wird, von der ersten Energiequelle zur zweiten Energiequelle umgeschaltet. Die Energiereserve des flüchtigen Speichermittels kann durch die zweite Energiequelle für eine lange Zeit ohne eine Batterie mit großer Kapazität bereitgestellt werden. Das heißt, die Zeit, während der von der Batterie dem flüchtigen Speichermittel die elektrische Energie zugeführt wird, ist reduziert, so daß die Kapazität der Batterie ebenfalls reduziert sein kann.
Es wird auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das eine herkömmliche Halbleiterspeichereinheit veranschaulicht;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das einen wesentlichen Teil einer Halbleiterspeichereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das die Halbleiterspeichereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das ein in Fig. 3 gezeigtes Energieversorgung-Steuergerät veranschaulicht; und
Fig. 5A und 5B Tabellen sind, die Operationen des Energieversorgung-Steuergeräts veranschaulichen.
Nun wird das Prinzip einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf Fig. 2 beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine Host-Einheit 1 (ein Host-Computer) mit einer Halbleiterspeichereinheit 2 (z. B. einer Halbleiterplatteneinheit) gekoppelt. Die elektrische Energie wird von einer Systemenergiequelle (z. B. 200 V) der Host-Einheit 1 zugeführt. Die Systemenergiequelle hat eine große Kapazität (z. B. in dem Bereich zwischen einigen hundert Ampere und einigen tausend Ampere). Die Halbleiterspeichereinheit 2 enthält ein Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 3, einen flüchtigen Halbleiterspeicher 4, ein Energie-Steuergerät 5 und eine Batterie 6. Das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 3 führt die Eingabe/Ausgabesteuerung von Daten zwischen der Host- Einheit 1 und dem Halbleiterspeicher 4 durch. Die Halbleiterspeichereinheit 2 ist mit der Systemenergiequelle und mit einer Energiequelle für den Ganztagsbetrieb (Netzelektrizitätsversorgung) (z. B. 100 V) verbunden. Die Energiequelle für den Ganztagsbetrieb kann für den Halbleiterspeicher den ganzen Tag verwendet werden. Die Kapazität der Energiequelle für den Ganztagsbetrieb beträgt einige zehn Ampere weniger als die der Systemenergiequelle. Das Energieversorgung-Steuergerät 5 wählt entweder die Systemenergiequelle, die Energiequelle für den Ganztagsbetrieb oder die Batterie 6 aus, und die elektrische Energie wird von der ausgewählten Energiequelle über das Energieversorgung-Steuergerät 5 dem Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 3 und dem Halbleiterspeicher 4 zugeführt.
Die elektrische Energie wird normalerweise von der Systemenergiequelle an die Halbleiterspeichereinheit 2 geliefert. Wenn die Systemenergiequelle zusammen mit dem Abschalten der Host-Einheit 1 abgeschnitten wird, detektiert das Energieversorgung-Steuergerät 5, daß die Systemenergiequelle getrennt ist, und wählt die Energiequelle für den Ganztagsbetrieb aus. Folglich wird die elektrische Energie von der Energiequelle für den Ganztagsbetrieb über das Energieversorgung-Steuergerät 5 dem Halbleiterspeicher 4 zugeführt. Selbst wenn die Systemenergiequelle abgeschnitten ist, wird somit elektrische Energie dem Halbleiterspeicher 4 kontinuierlich zugeführt, und die im Halbleiterspeicher 4 gespeicherten Daten werden gehalten. Wenn eine Betriebsunterbrechung auftritt, so daß sowohl die Systemenergiequelle als auch die Energiequelle für den Ganztagsbetrieb abgeschnitten sind, wählt ferner das Energieversorgung-Steuergerät 5 die Batterie 6 aus. In diesem Fall wird elektrische Energie kontinuierlich von der Batterie 6 dem Halbleiterspeicher 4 zugeführt.
Nun wird mit Verweis auf Fig. 3-5B eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Bezugnehmend auf Fig. 3, die ein Computersystem zeigt, hat eine Host-Einheit 10 (ein Host-Computer) einen Kanal 11 und ist mit der Systemenergiequelle (A) (200 V) verbunden, was eine Zufuhr hoher elektrischer Energie ermöglicht. Eine Halbleiterplatteneinheit 12 enthält ein über den Kanal 11 mit der Host-Einheit 10 gekoppeltes Eingabe/Ausgabe-Steuergerät, einen Halbleiterspeicher 14, auf den durch das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 13 zugegriffen wird, ein Energieversorgung- Steuergerät 15, eine Batterie 16 (eine sekundäre Batterie) und eine Ladeschaltung 17. Der Halbleiterspeicher 14 speichert Daten gemäß einem Magnetplattenformat. Die Systemenergiequelle (A), eine Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb und die Batterie 16 (eine Gleichstrom-Energiequelle (C) zur Reserve) sind mit dem Energieversorgung-Steuergerät 15 gekoppelt. Das Energieversorgung-Steuergerät 15 wählt entweder die Systemenergiequelle (A), die Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb oder die Batterie 16 aus, und die elektrische Energie wird von der ausgewählten Energiequelle über das Energieversorgung-Steuergerät 15 dem Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 13 und dem Halbleiterspeicher 14 zugeführt. Die von dem Energieversorgung-Steuergerät 15 abgegebene elektrische Energie wird auch der Ladeschaltung 17 zugeführt, und die Ladeschaltung 17 lädt die Batterie 16. Der Halbleiterspeicher 14 ist aus einem DRAM gebildet und mit einer Magnetplatteneinheit 20 gekoppelt. Die Halbleiterspeichereinheit 12 wird von der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb immer mit elektrischer Energie versorgt. Ein anderes Gerät, wie z. B. Faksimilemaschinen und Notleuchten, wird ebenfalls von der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb mit elektrischer Energie versorgt.
Das Energieversorgung-Steuergerät 15 ist wie in Fig. 4 gezeigt ausgebildet. Bezugnehmend auf Fig. 4 enthält das Energieversorgung-Steuergerät 15 einen Wechselstrom- Gleichstrom-Wandler 57, der mit der Systemenergiequelle (A) gekoppelt ist, einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 58, der mit der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb gekoppelt ist, eine Energieüberwachungsschaltung 15b, eine Umschalt- oder Wechsel-Schaltung 15c und einen Spannungsstabilisierer 15d. Der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 57 wandelt eine von der Systemenergiequelle (A) gelieferte Wechselspannung (200 V) in eine Gleichspannung (5 V) um. Der Wechselstrom- Gleichstrom-Wandler 58 wandelt eine von der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb gelieferte Wechselspannung (100 V) in eine Gleichspannung (5 V) um.
Die Energieüberwachungsschaltung 15b enthält einen ersten, mit dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 57 verbundenen Energiesensor 50, einen mit dem Wechselstrom-Gleichstrom- Wandler 58 verbundenen zweiten Energiesensor 51, einen mit der Batterie 16 verbundenen dritten Energiesensor 52, Inverter 53 und 54 und UND-Gatter 55 und 56. Der erste Energiesensor 50 detektiert, ob die Systemenergiequelle (A) abgeschnitten ist oder nicht, auf der Grundlage der Ausgangsspannung des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 57 und gibt ein erstes Detektionssignal ab, das aktiviert ist, wenn die Systemenergiequelle (A) nicht abgeschnitten ist. Der zweite Energiesensor 51 detektiert, ob die Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb abgeschnitten ist oder nicht, auf der Basis der Ausgangsspannung des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 58 und gibt ein zweites Detektionssignal ab, das aktiviert ist, wenn die Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb nicht abgeschnitten ist. Der dritte Energiesensor 52 detektiert, ob elektrische Energie von der Batterie 16 geliefert wird oder nicht, und gibt ein drittes Detektionssignal ab, das aktiviert ist, wenn die Batterie 16 genügend elektrische Energie liefert. Das von dem ersten Energiesensor 50 abgegebene erste Detektionssignal wird über den Inverter 53 in das UND-Gatter 55 eingegeben. Das von dem zweiten Energiesensor abgegebene zweite Detektionssignal wird ebenfalls in das UND-Gatter 55 eingegeben. Die ersten und zweiten Detektionssignale, die von den ersten und zweiten Energiesensoren 50 und 51 abgegeben wurden, werden über die Inverter 53 bzw. 54 in das UND-Gatter 56 eingegeben. Das von dem dritten Energiesensor 52 abgegebene dritte Detektionssignal wird in das UND-Gatter 56 eingegeben.
Die Wechsel-Schaltung 15c enthält einen ersten Schalter S1, einen zweiten Schalter S2, einen dritten Schalter S3, einen vierten Schalter S4 und Dioden D1, D2, D3 und D4 zum Abschneiden von Rückwärtsströmen. Die ersten und zweiten Schalter 51 und 52 sind mit dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 57 über Dioden D1 bzw. D2 verbunden. Der dritte Schalter S3 ist über eine Diode D3 mit dem Wechselstrom-Gleichstrom- Wandler 58 verbunden. Der vierte Schalter S4 ist über eine Diode D4 mit der Batterie 16 verbunden. Die ersten und zweiten Schalter S1 und S2 werden mit dem vom ersten Energiesensor 50 abgegebenen ersten Detektionssignal als Steuersignal versorgt und werden gemäß dem Zustand des ersten Detektionssignals geöffnet oder geschlossen. Der dritte Schalter S3 wird mit dem Ausgangssignal des UND-Gatters 55 als Steuersignal versorgt und wird gemäß dem Zustand des Ausgangssignals des UND-Gatters 55 geöffnet oder geschlossen. Der vierte Schalter S4 wird mit dem Ausgangssignal des UND-Gatters 56 als Steuersignal versorgt und wird gemäß dem Zustand des Ausgangssignals des UND-Gatters 56 geöffnet oder geschlossen.
Der Spannungsstabilisierer 15d enthält einen ersten Spannungswandler 59 (einen Gleichspannungswandler) und einen zweiten Spannungswandler 60 (einen Gleichspannungswandler). Der erste Spannungswandler 59 ist über die Diode D1 und den ersten Schalter S1 mit dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 57 gekoppelt. Der zweite Spannungswandler 60 ist über die Diode D2 und den Schalter S2 mit dem Wechselstrom-Gleichstrom- Wandler 57, über die Diode D3 und den dritten Schalter S3 mit dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 58 und über die Diode D4 und den vierten Schalter S4 mit der Batterie 16 gekoppelt. Die ersten und zweiten Spannungswandler 59 und 60 führen eine Konstantspannungssteuerung von Spannungen aus, die diesen zugeführt werden, und geben konstante Gleichspannungen ab. Die von den ersten und zweiten Spannungswandlern 59 und 60 abgegebenen Gleichspannungen werden an das Eingabe/Ausgabe- Steuergerät 13 bzw. den Halbleiterspeicher 14 geliefert. Operationen der Halbleiterplatteneinheit 12 werden im folgenden mit Verweis auf Fig. 5A und 5B beschrieben.
Elektrische Energie wird normalerweise in einem in Fig. 5A gezeigten Zustand (1) der Halbleiterplatteneinheit 12 zugeführt. In diesem Zustand (1) arbeitet die Energieversorgung-Überwachungsschaltung 15b wie in Reihe Nr. 1 von Fig. 5b gezeigt ist. Das heißt, die elektrische Energie wird von der Systemenergiequelle (A) der Halbleiterplatteneinheit 12 zugeführt, und das von dem ersten Energiesensor 50 abgegebene erste Detektionssignal ist aktiviert ("1"). Aufgrund des aktivierten ersten Detektionssignals werden die Schalter S1 und 52 geschlossen, und die von dem mit der Systemenergiequelle (A) gekoppelten Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 57 abgegebe ne Gleichspannung wird sowohl dem ersten als auch zweiten Spannungswandler 59 und 60 über die Schalter S1 bzw. S2 zugeführt. Das heißt, der Halbleiterspeicher 14 und das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 13 werden von der Systemenergiequelle (A) mit elektrischer Energie versorgt. In diesem Fall wird das von dem ersten Energiesensor 50 abgegebene aktivierte erste Detektionssignal durch den Inverter 53 invertiert und sowohl dem UND-Gatter 55 als auch 56 zugeführt. Die von den UND-Gattern 55 und 56 abgegebenen Ausgangssignale sind somit inaktiv, so daß die Schalter S3 und S4 offen sind. Folglich führt weder der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 58 noch die Batterie 16 die Spannung dem Spannungsstabilisierer 15d zu. Außerdem wird die vom Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 57 abgegebene Spannung der Ladeeinheit 17 zugeführt, so daß die Batterie 16 durch die Ladeschaltung 17 geladen wird.
Wenn die Host-Einheit 10 (das Computersystem) während der Ferien oder über Nacht abgeschaltet ist, wird die Systemenergiequelle (A) abgetrennt. In diesem Fall wird elektrische Energie an die Halbleiterplatteneinheit 12 in einem in Fig. 5A gezeigten Zustand (2) geliefert. In diesem Zustand (2) arbeitet die Energieversorgung-Überwachungsschaltung 15b wie in Reihe Nr. 2 von Fig. 5B gezeigt ist. Das heißt, das von dem ersten Energiesensor 50 abgegebene erste Detektionssignal ist inaktiv ("0"), und das von dem zweiten Energiesensor 51 abgegebene zweite Detektionssignal ist aktiviert ("1") aufgrund der von der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb zugeführten elektrischen Energie. Folglich ist das Ausgangssignal von dem UND-Gatter 55 aktiviert ("1"). Aufgrund des aktivierten Ausgangssignals vom UND-Gatter 55 ist der Schalter S3 geschlossen, und die von dem mit der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb gekoppelten Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 58 abgegebene Gleichspannung wird über den Schalter S3 an den zweiten Spannungswandler 60 geliefert. Das heißt, nur der Halbleiterspeicher 14, durch den Spannungswandler, und die Ladeschaltung 17 werden von der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb mit der elektrischen Energie versorgt. In diesem Fall ist, da das von dem zweiten Energiesensor 51 abgegebene aktivierte zweite Detektionssignal durch den Inverter 54 invertiert wird, das Ausgangssignal vom UND-Gatter 56 inaktiv, und der Schalter S4 ist geöffnet. Die von der Batte rie 16 abgegebene Spannung wird somit nicht dem Spannungsstabilisierer 15d zugeführt. Außerdem wird die vom Wechselstrom- Gleichstrom-Wandler 58 abgegebene Spannung der Ladeschaltung 17 zugeführt, so daß die Batterie 16 durch die Ladeschaltung 17 geladen wird.
In dem obigen Zustand (2) wird, während die Systemenergiequelle (A) abgeschnitten ist, weder die Host-Einheit 1 noch das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 13 in der Halbleiterplatteneinheit 12 mit elektrischer Energie versorgt. In einem Zustand, in dem das System abgeschaltet ist, wird somit nur der Halbleiterspeicher 14 mit elektrischer Energie versorgt, und die im Halbleiterspeicher 14 gespeicherten Daten werden gehalten.
Wenn eine Betriebsunterbrechung der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb auftritt, wird ferner weder von der Systemenergiequelle (A) noch der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb elektrische Energie an die Halbleiterplatteneinheit 12 geliefert. In diesem Fall wird elektrische Energie in einem in Fig. 5A gezeigten Zustand (3) der Halbleiterplatteneinheit 12 zugeführt. In diesem Zustand (3) arbeitet die Energiequelle-Überwachungsschaltung 15b wie in der Reihe Nr. 3 von Fig. 5B gezeigt ist. Das heißt, sowohl die ersten als auch zweiten Detektionssignale, die von den ersten und zweiten Energiesensoren 50 bzw. 51 abgegeben werden, sind inaktiv, und nur das vom dritten Energiesensor 52 abgegebene dritte Detektionssignal ist aktiviert. Somit sind die Schalter 51, 52 und 53 geöffnet und nur der Schalter S4 ist geschlossen. Die elektrische Energie wird von der Batterie 16 (der Reserve-Energiequelle (C)) dem zweiten Spannungswandler 60 zugeführt, und die Ausgangsspannung von dem zweiten Spannungswandler 60 wird an den Halbleiterspeicher 14 geliefert. Selbst wenn sowohl die Systemenergiequelle (A) als auch die Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb abgeschnitten sind, werden folglich die im Halbleiterspeicher 14 gespeicherten Daten aufgrund der Zufuhr elektrischer Energie von der Batterie 16 (der Reserve-Energiequelle (C)) gehalten.
Eine Betriebsunterbrechung der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb wird normalerweise innerhalb von zwei Stunden wiederhergestellt oder behoben. Folglich reicht es aus, die Batterie 16 mit einer Kapazität bereitzustellen, die aus reicht, um eine kontinuierliche Zufuhr elektrischer Energie zum Halbleiterspeicher 14 für vier Stunden zu ermöglichen.
Falls jedoch eine Betriebsunterbrechung der Energiequelle für den Ganztagsbetrieb für mehr als vier Stunden andauert, liefert weder die Systemenergiequelle (A), die Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb noch die Batterie 16 (die Reserve-Energiequelle (C)) elektrische Energie an die Halbleiterplatteneinheit 12. In diesem Fall arbeitet die Energieversorgung-Überwachungsschaltung 15b, wie in Reihe (4) von Fig. 5B gezeigt ist. Das heißt, die ganzen ersten, zweiten und dritten Detektionssignale, die von den ersten, zweiten und dritten Energiesensoren 50, 51 bzw. 52 abgegeben werden, sind inaktiv ("0"), und alle Schalter S1-S4 sind offen. Folglich wird weder das Eingabe/Ausgabe-Steuergerät 13 noch der Halbleiterspeicher 14 mit elektrischer Energie versorgt, so daß die im Halbleiterspeicher 14 gespeicherten Daten verloren werden. Die Kapazität der Batterie 16 kann jedoch auf der Grundlage einer Zeit bestimmt werden, die geringfügig länger als diejenige ist, während der normalerweise die Betriebsunterbrechung der Energiequelle für den Ganztagsbetrieb andauert.
Gemäß der obigen Ausführungsform wird, selbst wenn die Systemenergiequelle (A) während einer Nacht oder über ein Wochenende abgeschnitten ist, der Halbleiterspeicher 14 von der Energiequelle für den Ganztagsbetrieb (Netzversorgung) (B) statt der Systemenergiequelle (A) versorgt. Das heißt, die Batterie 16 muß keine elektrische Energie an den Halbleiterspeicher 14 liefern, wenn die Systemenergiequelle (A) abgeschnitten ist. Die Batterie 16 muß elektrische Energie dem Halbleiterspeicher 14 zuführen, nur wenn eine Systemunterbrechung (Energietrennung) der Energiequelle (B) für den Ganztagsbetrieb auftritt. Eine Betriebsunterbrechung der Energiequelle für den Ganztagsbetrieb kann normalerweise innerhalb kurzer Zeit behoben werden. Folglich kann die Kapazität der Batterie, die als Reserve-Energiequelle für den Halbleiterspeicher 14 verwendet wird, reduziert sein.
Wenn eine Wartung dieses Systems benötigt wird, werden die im Halbleiterspeicher 14 gespeicherten Daten zur Magnetplatteneinheit 20 übertragen.
Die Host-Einheit 10 kann ein großer Computer, ein kleiner Computer, eine Workstation, ein Personalcomputer oder dergleichen sein.
Die Halbleiterspeichereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Halbleiterplatteneinheit 12 beschränkt, wie sie oben beschrieben wurde. Die vorliegende Erfindung kann für verschiedene Arten einer Halbleiterspeichereinheit verwendet werden.
Die Batterie 16 kann eine primäre Batterie sein, und eine Anordnung mit einer sekundären Batterie und einer primären Batterie kann als die Reservebatterie für den Halbleiterspeicher 14 in der Halbleiterplatteneinheit 12 vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, und Variationen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Halbleiterspeichereinheit (2, 12), die normalerweise betrieben wird, indem elektrische Energie von einer ersten Energiequelle zugeführt wird, welche erste Energiequelle abgeschnitten werden kann, welche Halbleiterspeichereinheit umfaßt:

flüchtiges Speichermittel (4, 14) zum Speichern von Daten, auf die durch eine Host-Einheit (1, 10) zugegriffen werden kann, die mit der Halbleiterspeichereinheit (2, 12) gekoppelt ist, welches flüchtige Speichermittel die Daten hält, während ihm elektrische Energie zugeführt wird;

eine Batterie (6, 16), die als eine Reserve-Energiequelle für das flüchtige Speichermittel verwendet wird;

eine Verbindung mit einer zweiten Energiequelle, welche zweite Energiequelle kontinuierlich zur Verfügung steht, wenn keine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle vorliegt; und

Energieversorgung-Steuermittel (5, 15), das mit der ersten Energiequelle, der Batterie (6, 16) und der zweiten Energiequelle gekoppelt ist, zum Umschalten oder Wechseln einer Energiequelle, durch die dem flüchtigen Speichermittel (4, 14) elektrische Energie zugeführt wird, von der ersten Energiequelle zur zweiten Energiequelle, wenn die erste Energiequelle abgeschnitten ist, und zum Liefern von elektrischer Energie von der Batterie als eine Reserve für die zweite Energiequelle, wenn eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle auftritt, welches Energieversorgung-Steuermittel (5, 15) Detektionsmittel (50, 51) aufweist, enthaltend ein erstes Detektionsmittel (50) zum Detektieren, ob die erste Energiequelle abgeschnitten ist oder nicht, und ein Auswahlmittel (53-56, S2-S4) zum Auswählen einer Energiequelle, durch die dem flüchtigen Speichermittel (4, 14) elektrische Energie zugeführt wird, aus den ersten und zweiten Energiequellen und der Batterie (6, 16) basierend auf Ergebnissen, die durch die Detektionsmittel (50, 51) erhalten wurden, welches Auswahlmittel ein erstes Auswahlmittel (S2) zum Auswählen der ersten Energiequelle enthält, wenn das erste Detektionsmittel (50) detektiert, daß die erste Energiequelle nicht abgeschnitten ist;

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Energieversorgung-Steuermittel betreibbar ist, um eine Quelle, durch die elektrische Energie zugeführt wird, von der zweiten Energiequelle zur Batterie umzuschalten, wenn eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle auftritt, mittels:

eines zweiten Detektionsmittels (51) zum Detektieren, ob eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle aufgetreten ist oder nicht;

eines zweiten Auswahlmittels (53, 55, S3) zum Auswählen der zweiten Energiequelle, wenn das erste Detektionsmittel (50) detektiert, daß die erste Energiequelle abgeschnitten ist; und

eines dritten Auswahlmittels (53, 54, 56, S4) zum Auswählen der Batterie, wenn das erste Detektionsmittel detektiert, daß die erste Energiequelle abgeschnitten ist, und das zweite Detektionsmittel (51) detektiert, daß eine Betriebsunterbrechung der zweiten Energiequelle aufgetreten ist.

2. Halbleiterspeichereinheit nach Anspruch 1, worin die Halbleiterspeichereinheit (2, 12) eine Halbleiterplatteneinheit ist, in der Daten in dem flüchtigen Speichermittel (4, 14) gemäß einem Magnetplattenformat gespeichert werden.

3. Halbleiterspeichereinheit nach Anspruch 1, worin die Batterie (6, 16) eine sekundäre Batterie ist, die wiederaufladbar ist.

4. Halbleiterspeichereinheit nach Anspruch 1, worin eine Netzversorgung als die zweite Energiequelle verwendet wird.

5. Halbleiterspeichereinheit nach Anspruch 1, worin:

das erste Detektionsmittel ein erster Energiesensor (50) mit einem Eingang ist, der mit einer Systemenergiequelle verbunden ist, die die erste Energiequelle bildet;

das zweite Detektionsmittel ein zweiter Energiesensor (51) mit einem Eingang ist, der mit einer Netzelektrizitätsversorgung verbunden ist, die die zweite Energiequelle bildet;

ein dritter Energiesensor (52) mit einem mit der Batterie verbundenen Eingang vorgesehen ist; und

eine Ladeschaltung (17) mit einem Eingang der Batterie verbunden vorgesehen ist; und worin das Auswahlmittel umfaßt:

einen ersten Schalter (S2), der zwischen der Systemenergiequelle und dem flüchtigen Speicher (4, 14) und der Ladeschaltung (17) angeordnet ist, welcher erste Schalter (S2) mit einem Ausgang des ersten Energiesensors (50) wirksam verbunden ist;

einen zweiten Schalter (S3), der zwischen der Netzelektrizitätsversorgung und dem flüchtigen Speicher (4, 14) und der Ladeschaltung (17) angeordnet ist, welcher zweite Schalter (53) mit einem Ausgang des zweiten Energiesensors (51) wirksam verbunden ist; und

einen dritten Schalter (S4), der zwischen der Batterie (6, 16) und dem flüchtigen Speicher (4, 14) angeordnet ist, welcher dritte Schalter (S4) mit einem Ausgang des dritten Energiesensors (52) wirksam verbunden ist.

6. Halbleiterspeichereinheit nach Anspruch 5, worin;

die wirksamen Verbindungen der ersten, zweiten und dritten Energiesensoren (50, 51, 52) mit den ersten, zweiten und dritten Schaltern (S2-S4) durch ein Array von logischen Gattern (53-56) gebildet sind; und

das Array die ersten, zweiten und dritten Schalter (S2- S4) auf der Basis von Ausgaben der ersten, zweiten und dritten Energiesensoren (50-52) betätigt, um die Netzelektrizitätsversorgung mit dem flüchtigen Speicher (4, 14) und der Ladeschaltung (17) zu verbinden, wenn der erste Sensor (50) detektiert, daß die Systemenergiequelle aus ist, und die Batterie (6, 16) mit dem flüchtigen Speicher (4, 14) zu verbinden, wenn der erste Sensor (50) detektiert, daß die Systemenergiequelle aus ist, und der zweite Sensor (51) detektiert, daß die Netzelektrizitätsversorgung aus ist.