DE102004061310B4 - Embedded data processing system with dynamic regulation of the power consumption of the individual components - Google Patents
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Abstract
Eingebettetes
Datenverarbeitungssystem (1) aus funktionellen Systemeinheiten (4-1,
..., 4-N) mit dynamischer Überwachung
und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten (4-1, ...,
4-N) mit:
a) mindestens einer Spannungsversorgungseinheit (2) zum
Erzeugen einer Systemversorgungsspannung (VDD, VSS);
b) mindestens
einer Takterzeugungseinheit (3) zum Erzeugen eines Systemtaktsignals
(CLKS);
c) mehreren getakteten Systemeinheiten (4-1, 4-2, ...,
4-N), die jeweils mindestens eine steuerbare Taktanpassungseinheit
(5-1, ..., 5-N), eine steuerbare Versorgungsspannungsanpassungseinheit
(6-1, ..., 6-N) und eine Aktivitätsüberwachungseinheit
(14-1, ..., 14-N) zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen BZS1,
..., BZSN) der jeweiligen Systemeinheit (4-1, ..., 4-N) aufweisen;
d)
einer Betriebszustandsüberwachungseinheit
(9) zum Auswerten der Betriebszustandssignale (BZS1, ..., BZSN) und
zum Bereitstellen von Betriebszustandsinformationen (BZI) des eingebetteten
Systems (1);
e) einer Speichereinrichtung (11) zum Speichern
einer Ereignisdatenbank mit Versorgungsspannungs- und Taktsignalkonfigurationen
des eingebetteten Systems (1) für
vorgegebene Kombinationen der Betriebszustandssignale (BZS1–BZSN);
und
f) einer Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) zum Steuern der
Taktanpassungseinheiten (5-1, ..., 5-N) und der Versorgungsspannungsanpassungseinheiten...Embedded data processing system (1) of functional system units (4-1, ..., 4-N) with dynamic monitoring and regulation of the power consumption of the system units (4-1, ..., 4-N) with:
a) at least one power supply unit (2) for generating a system supply voltage (VDD, VSS);
b) at least one clock generation unit (3) for generating a system clock signal (CLKS);
c) a plurality of clocked system units (4-1, 4-2, ..., 4-N), each having at least one controllable clock adaptation unit (5-1, ..., 5-N), a controllable supply voltage adjustment unit (6-1 , ..., 6-N) and an activity monitoring unit (14-1, ..., 14-N) for generating operating state signals BZS1, ..., BZSN) of the respective system unit (4-1, ..., 4 -N);
d) an operating state monitoring unit (9) for evaluating the operating state signals (BZS1, ..., BZSN) and for providing operating state information (BZI) of the embedded system (1);
e) memory means (11) for storing an event database of supply voltage and clock signal configurations of the embedded system (1) for predetermined combinations of the operating condition signals (BZS1-BZSN); and
f) a power receiving control unit (10) for controlling the clock adjusting units (5-1, ..., 5-N) and the supply voltage adjusting units ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem mit einer dynamischen Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme seiner Einzelkomponenten. Die Erfindung betrifft insbesondere einen besonders leistungseffizienten DMA-Controller zum Einsatz in einem derartigen eingebetteten Datenverarbeitungssystem.The The present invention relates to an embedded data processing system with a dynamic monitoring and regulation of the power consumption of its individual components. The The invention relates in particular to a particularly power-efficient one DMA controller for use in such an embedded data processing system.
Unter dem Begriff eingebettete Datenverarbeitungssysteme bzw. Embedded Systems werden Systeme verstanden, die einen oder mehrere Computer oder funktionelle Systemeinheiten enthalten und dieses System vom Anwender als eine Einheit wahrgenommen wird. Derartige eingebettete Datenverarbeitungssysteme sind in vielen Geräten, Maschinen, Anlagen und Haushaltsgütern zu finden, wobei sie Steuerungs- und Überwachungsfunktionen übernehmen und die Einführung neuer Funktionen solcher Produkte ermöglichen.Under the term embedded data processing systems or Embedded Systems are understood to be systems that have one or more computers or functional system units and this system of User is perceived as a unit. Such embedded Data processing systems are used in many devices, machinery, and equipment household goods to find, taking over control and monitoring functions and the introduction enable new features of such products.
Embedded Systems werden auch als hochintegrierte System on Chips, beispielsweise für Telekommunikationsanwendungen eingesetzt. Besonders mobile Geräte sind dabei batteriebetrieben und erfordern eine möglichst geringe Leistungsaufnahme gerade auch des eingebetteten Datenverarbeitungssystems. Komplexe eingebettete Systeme weisen dabei eine Vielzahl von Einzelsystemeinheiten auf, wie z. B. digitale Signalprozessoren, zentrale Prozessoreinheiten, Speicher, DMA-Controller, Schnittstellen und weitere Elemente, die beim Betrieb des eingebetteten Systems nicht immer vollständig, gleichmäßig ausgelastet sind. Daher ist in der Vergangenheit eine Verringerung der Leistungsaufnahme eines eingebetteten Systems durch die Definition von sogenannten Leistungszuständen, die bestimmten Anwendungssituationen, wie beispielsweise dem Aufbau einer Datenverbindung mittels einem vorgewählten Protokoll, entsprechend erfolgt. Das entsprechende Betriebssystem des eingebetteten Systems erkennt dann in welchem Betriebs- bzw. Leistungszustand das System vorliegt und senkt beispielsweise die Versorgungsspannung von nicht beanspruchten Einzelkomponenten. Diese Betriebszustände müssen in der Entwurfsphase der Entwicklung des eingebetteten Systems festgesetzt werden. Dies ist zu einem sehr frühen Entwicklungsstadium für das gewünschte eingebettete System notwendig, da nur zu diesem frühen Zeitpunkt die jeweiligen leistungsaufnahmebestimmenden Parameter, wie Taktfrequenz, interne Versorgungsspannungen oder auch die Temperatur berücksichtigt werden können und entsprechende Betriebszustände bzw. Leistungszustände der betroffenen Komponenten stabil programmiert oder entworfen werden können. Aus diesen Gründen kann lediglich eine übersichtliche Anzahl von solchen Betriebszuständen für typische Verarbeitungssituationen des eingebetteten Systems berücksichtigt werden. Falls während des Betriebs des eingebetteten Systems Ereignisse eintreten, die zuvor nicht als vorgegebener Leistungszustand definiert waren, muss das gesamte System neu analysiert werden und eine neue Zuordnung von Betriebszuständen auf eine möglichst effektive Leistungszuteilung auf die Einzelkomponenten neu erfolgen. Dies ist aufwendig und im einfachsten Fall nur durch Software-Updates des entsprechenden Betriebssystem möglich.Embedded Systems are also called highly integrated system on chips, for example for telecommunication applications used. Especially mobile devices are battery powered and require one as possible Low power consumption, especially of the embedded data processing system. Complex embedded systems have a large number of individual system units on, such as B. digital signal processors, central processing units, Memory, DMA controllers, interfaces and other elements that when operating the embedded system is not always fully, evenly loaded are. Therefore, in the past, there has been a reduction in power consumption of an embedded system by the definition of so-called Power states, the particular application situations, such as the structure a data connection using a preselected protocol, accordingly he follows. The corresponding operating system of the embedded system detects then in which operating or Performance state of the system exists and lowers, for example, the Supply voltage of unused individual components. These operating conditions have to stated in the design phase of the development of the embedded system become. This is embedded at a very early stage of development for the desired System necessary because only at this early date the respective power consumption determining parameters, such as clock frequency, internal Supply voltages or the temperature taken into account can be and corresponding operating states or performance states of the affected components are stably programmed or designed can. For these reasons can only a clear Number of such operating states for typical Processing situations of the embedded system become. If during the operation of the embedded system events occur previously not defined as a predetermined performance condition, must entire system will be re-analyzed and a new mapping of operating conditions on one as possible Effective allocation of benefits to the individual components new. This is expensive and in the simplest case only by software updates the corresponding operating system possible.
Die US 2003/0065960 A1 offenbart beispielsweise ein entsprechendes Verfahren und System zur Steuerung lokaler Versorgungsspannungen und Taktfrequenzen in einem Multiprozessorsystem. Dabei ist ein eingebettetes System vorgeschlagen, das mehrere speziell ausgestattete Mikroprozessoren enthält, die ihre Leistungsaufnahme jeweils selbsttätig steuern. Dabei ist jeweils eine begrenzte Anzahl von Operationszuständen für die einzelnen Mikroprozessoren berücksichtigt, sodass beim Entwurf des entsprechenden Multiprozessorsystems eine definierte Anzahl von Zuständen für Taktfrequenzen und Versorgungsspannungen festgelegt werden muss.The For example, US 2003/0065960 A1 discloses a corresponding method and system for controlling local supply voltages and clock frequencies in a multiprocessor system. There is an embedded system suggested that several specially equipped microprocessors contains each independently controlling their power consumption. It is in each case a limited number of operational states for each microprocessor considered, so that when designing the appropriate multiprocessor system a defined number of states for clock frequencies and supply voltages must be specified.
In der US 2003/0204762 A1 ist ein Verfahren offenbart, welches eine Einstellung der Leistungsaufnahme eines tragbaren Computersystems erlaubt, bei dem insbesondere die jeweilige CPU gedrosselt wird. Dabei ist vorgesehen die Leistungsaufnahme der CPU durch Messungen einer Batteriespannung oder eines Stromes abzuschätzen. In Abhängigkeit von einer ansteigenden oder abfallenden Leistungsaufnahme wird eine Drosselung der CPU oder eine Rücksetzung in einen normalen Betriebszustand der CPU vorgenommen.In US 2003/0204762 A1 discloses a method which comprises a Adjust the power consumption of a portable computer system allowed, in particular, the particular CPU is throttled. The power consumption of the CPU is provided by measurements to estimate a battery voltage or current. In Dependence on An increasing or decreasing power consumption becomes a Throttling the CPU or resetting in a normal operating state of the CPU made.
In
der
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem zu schaffen, das durch eine flexible Anpassung der Leistungsaufnahme seiner Einzelkomponenten an die vorliegende Datenverarbeitungssituation besonders strom- bzw. leistungssparend arbeitet.It Therefore, an object of the present invention is an embedded To create a data processing system through a flexible adaptation of the Power consumption of its individual components to the existing data processing situation particularly power- or power-saving works.
Diese Aufgabe wird durch ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem aus funktionellen Systemeinheiten mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is characterized by an embedded data processing system functional system units with dynamic monitoring and control of the Power consumption of the system units with the features of the claim 1 solved.
Eine wesentliche der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, jeder funktionellen Systemeinheit eine Aktivitätsüberwachungseinheit zuzuordnen, die vermittels der Betriebszustandssignale Auskunft über die Auslastung oder den Leistungsbedarf der jeweiligen Systemeinheit an die Betriebszustandsüberwachungseinheit liefert. Durch das kontinuierliche Senden dieser Leistungsinformationen ist eine individuelle Steuerung zumindest des entsprechenden Taktes und der Versorgungsspannung für die Systemeinheiten möglich. In bestimmten Verarbeitungssituationen wenig beanspruchte Systemeinheiten können dadurch heruntergefahren bzw. abgeschaltet werden, was insgesamt zu einer geringeren Leistungsaufnahme des eingebetteten Datenverarbeitungssystem führt. Im Betrieb des eingebetteten Systems werden ähnliche Ereignisse, wie z. B. ein bestimmter Speicherzugriff von einer Systemeinheit auf eine als Speicher ausgebildeten Systemeinheit schnell erkannt, und es kann eine günstigste Konfiguration für die Taktung und Versorgungsspannungen der betroffenen Systemeinheiten eingestellt werden.An essential idea underlying the invention is any functional system to assign an activity monitoring unit, which provides information about the load or the power requirement of the respective system unit to the operating state monitoring unit by means of the operating state signals. By continuously transmitting this power information, an individual control of at least the corresponding clock and the supply voltage for the system units is possible. In certain processing situations, system units which are less stressed can thereby be shut down or switched off, resulting in an overall lower power consumption of the embedded data processing system. In the operation of the embedded system similar events such. For example, a particular memory access from a system unit to a system unit configured as a memory is quickly detected, and a most favorable configuration for the timing and supply voltages of the affected system units can be set.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine weitere Taktanpassungseinheit vorgesehen, zum Bilden eines Zwischentaktsignals aus dem Systemtaktsignal für eine Auswahl von Systemeinheiten, wobei die Auswahl von Systemeinheiten eine Leistungsaufnahmeinsel bildet. Häufig lassen sich mehrere Systemeinheiten, die ähnliche Aufgaben und Leistungsaufnahmeanforderungen stellen, zu sogenannten Power-Islands bzw. Leistungsaufnahmeinseln zusammenfassen. Es genügt dann ein Zwischentaktsignal für diese Auswahl von Systemeinheiten der Leistungsaufnahmeinsel bereitzustellen.In a preferred embodiment At least one further clock adjustment unit is provided, for Forming an intermediate clock signal from the system clock signal for a selection of system units, where the selection of system units is one Power consumption island forms. Often can handle multiple system units that have similar tasks and power consumption requirements to so-called power islands or power receiving islands sum up. It is sufficient then an intermediate clock signal for to provide this selection of system units of the power receiving island.
Bevorzugt ist eine Auswahl von Systemeinheiten auch von einer gemeinsamen Versorgungsspannung versorgt, die von der Spannungsversorgungseinheit geliefert ist, wobei auch diese Auswahl von Systemeinheiten eine Leistungsaufnahmeinsel bildet.Prefers is a selection of system units also from a common Supply voltage supplied by the power supply unit is delivered, this selection of system units a Power consumption island forms.
Vorteilhafter Weise sind die der Auswahl zugehörigen Systemeinheiten räumlich benachbart angeordnet. Es ist dann ferner vorteilhaft, dass der Auswahl von Systemeinheiten das Systemtaktsignal oder Zwischentaktsignal über ein schaltbares Taktverteilungsleitungssystem zugeführt ist. Es ist dann möglich den gesamten Teil des Clock-trees bzw. des Taktverteilungsleitungssystems gegebenenfalls vollständig abzuschalten, wodurch Strom- bzw. Energie eingespart werden kann.Favorable Way are those of the selection Spatial system units arranged adjacent. It is then further advantageous that the Selection of system units via the system clock signal or intermediate clock signal switchable clock distribution line system is supplied. It is possible then entire part of the clock tree or the clock distribution line system possibly complete shut down, whereby electricity or energy can be saved.
In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Taktanpassungseinheiten jeweils mindesten einen Frequenzteiler auf, zum stufenweisen Erzeugen von internen Taktsignalen mit einer gegenüber dem Systemtaktsignal vielfachen Taktperiode. Dies hat den Vorteil, dass beim Umschalten zwischen verschiedenen Taktfrequenzen für die jeweilige Systemeinheit eine gestufte Änderung möglich ist, wodurch Störungen durch einen Taktwechsel möglichst gering ausfallen.In preferred embodiments The clock adjustment units each have at least one frequency divider on, for gradually generating internal clock signals with a across from the system clock signal multiple clock period. This has the advantage that when switching between different clock frequencies for each System unit a stepped change possible is, causing interference by a clock change as low as possible fail.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Taktanpassungseinheit zum Erzeugen eines Niedrigfrequenztaktsignal aus dem Systemtaktsignal vorgesehen.In still a preferred embodiment at least one clock adjustment unit for generating a low-frequency clock signal provided from the system clock signal.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen eingebetteten Systems ist das eingebettete System vollständig integriert als System on Chip ausgeführt. Dadurch, dass das erfindungsgemäße eingebettete System besonders stromsparend ist, ist eine Integrierung aller Systemeinheiten auf einem einzigen Chip vorteilhaft möglicht.In a development of the embedded system according to the invention is the embedded system completely integrated as system on chip. Characterized in that the embedded invention System is particularly energy efficient, is an integration of all system units advantageous on a single chip.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des eingebetteten Systems ist mindestens eine Temperatursensoreinheit vorgesehen, zum Messen von Betriebstemperaturen in dem eingebetteten System und zum Erzeugen von Temperaturmesssignalen für die Betriebszustandsüberwachungseinheit. Es ist ferner von Vorteil, dass mindestens eine Spannungssensoreinheit vorgesehen ist zum Messen von Versorgungsspannungen in dem eingebetteten System und zum Erzeugen von Spannungsmesssignalen für die Betriebszustandsüberwachungseinheit. Mittels dieser zusätzlichen Parameter Temperatur und Versorgungsspannung lässt sich durch die Betriebszustandsüberwachungseinheit bzw. die angeschlossene Leistungsaufnahmesteuereinheit die Leistungszuteilung durch angepasste Taktfrequenzen und Versorgungsspannungen für die Systemeinheiten noch günstiger gestalten, bzw. gezielt Leistungsaufnahmen reduzieren, wenn eine Betriebstemperatur zu hoch wird.In an advantageous embodiment of the embedded system at least one temperature sensor unit is provided for measuring Operating temperatures in the embedded system and for generating of temperature measuring signals for the operating state monitoring unit. It is also advantageous that at least one voltage sensor unit is provided for measuring supply voltages in the embedded System and for generating voltage measurement signals for the operating state monitoring unit. By means of this additional Parameters Temperature and supply voltage can be controlled by the operating state monitoring unit or the connected power consumption control unit the power allocation by adapted clock frequencies and supply voltages for the system units even cheaper design, or specifically reduce power consumption, if a Operating temperature is too high.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Systemeinheiten als Mikroprozessor, DMA-Controller, digitalen Signalprozessor Speichereinrichtung, Bussystemzeitmesseinrichtung oder Kommunikationsschnittstelle ausbildet.In preferred embodiments are the system units as a microprocessor, DMA controller, digital Signal processor memory device, bus system time measuring device or communication interface.
Die jeweiligen Betriebszustandsignale zeigen bevorzugter Weise den Leistungsbedarf der jeweiligen Systemeinheit an.The respective operating state signals preferably show the power requirement the respective system unit.
Vorteilhafter Weise ist mindestens eine Aktivitätsüberwachungseinrichtung mit einer niedrigeren Frequenz getaktet als die jeweilige Systemeinheit. Je niedriger die Frequenz, desto niedriger ist auch die Leistungsaufnahme der jeweiligen Aktivitätsüberwachungseinheit. Für viele Anwendungen genügt es, die Betriebszustandssignale mit verhältnismäßig niedriger Frequenz zu erzeugen, wodurch der dazu benötigte Stromverbrauch minimiert ist.Favorable Way is at least one activity monitor with clocked at a lower frequency than the respective system unit. The lower the frequency, the lower the power consumption the respective activity monitoring unit. For many Applications is enough it to generate the operating state signals at relatively low frequency whereby the needed Power consumption is minimized.
Vorteilhafter Weise steuert die Leistungsaufnahmesteuereinheit die Taktanpassungseinheit derart, dass eine vorgegebene Zieltaktfrequenz für die jeweilige Taktanpassungseinheit durch schrittweises Schalten der Taktfrequenz erreicht wird. Dadurch sind Störungen durch die Taktumschaltung praktisch ausgeschlossen.Advantageously, the power consumption control unit controls the clock adjustment unit of art that a predetermined target clock frequency for the respective clock adjustment unit is achieved by stepwise switching of the clock frequency. As a result, disturbances due to clock switching are practically impossible.
In bevorzugten Ausführungsformen liefert eine CPU als Systemeinheit Cache-Hit/Miss-Signale, Translation Lookaside Buffer-Hit/Miss-Signale (TLB) oder Merge/No-Merge-Signale als Betriebszustandssignale an die Betriebszustandsüberwachungseinheit. Cache-Hit/Miss-Signale zeigen beispielsweise an, ob die CPU erfolgreiche bzw. erfolglose Zugriffe auf ein Cache- Speicher durchgeführt hat. Verläuft ein Cache-Zugriff erfolglos, muss die CPU auf einen langsameren Hauptspeicher zugreifen. Entsprechend kann die Leistungsaufnahmesteuereinheit Takt- und Versorgungsspannungen beteiligter Systemeinheiten anpassen. Ähnliche Informationen liefern die TLB-Hit/Miss und WTB-Merge/No-Merge-Signale.In preferred embodiments provides a CPU as a system unit cache hit / miss signals, translation Lookaside buffer hit / miss signals (TLB) or merge / no-merge signals as operating state signals the operating state monitoring unit. For example, cache hit / miss signals indicate that the CPU is successful or failed accesses to a cache. Runs a cache access unsuccessful, the CPU must access a slower main memory. Accordingly, the power consumption control unit can clock and supply voltages adjust the system units involved. Similar information is provided by the TLB hit / miss and WTB merge / no-merge signals.
In Weiterbildungen der Erfindung ist die Leistungsaufnahmesteuereinheit als zentralen Prozessoreinheit des eingebetteten Systems ausgeführt, oder die Leistungsaufnahmesteuereinheit ist als Teil eines Betriebssystems des eingebetteten Systems ausgeführt.In Further developments of the invention is the power consumption control unit executed as a central processing unit of the embedded system, or the Power consumption control unit is considered part of an operating system of the embedded system.
Die Erfindung schafft ferner einen DMA-Controller für ein erfindungsgemäßes eingebettetes Datenverarbeitungssystem mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten mit:
- a) mindestens einer Schnittstelle zum Ankoppeln einer Peripheriesystemeinheit;
- b) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Sendetakt-Signal getakteten Datensendekontrolleinheit zum Senden von Daten an eine angeschlossene Peripheriesystemeinheit, wobei das Sendetaktsignal von einer ersten Taktanpassungseinheit geliefert ist;
- c) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Empfangstaktsignal getakteten Datenempfangskontrolleinheit zum Empfangen von Daten von einer angeschlossenen Peripheriesystemeinheit, wobei das Empfangstaktsignal von einer zweiten Taktanpassungseinheit geliefert ist; und
- d) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Überwachungstaktsignal getakteten Aktivitätsüberwachungseinheit zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen für die Betriebszustandsüberwachungseinheit, wobei das Überwachungstaktsig nal von einer dritten Taktanpassungseinheit geliefert ist, und wobei die Betriebszustandsüberwachungssignale zumindest Informationen über Speicherzugriffsanfragen der Peripheriesystemeinheiten und Datendurchsatzraten an die Betriebszustandsüberwachungseinheit liefert;
- e) wobei die Taktanpassungseinheiten von der Leistungsaufnahmesteuerungseinheit gesteuert sind und die Sende-, Empfangs- und Überwachungstaktsignale in Abhängigkeit von den Speicherzugriffsanfragen und Datendurchsatzraten angepasst sind.
- a) at least one interface for coupling a peripheral system unit;
- b) at least one disconnectable data transmit control unit, clocked with a transmit clock signal, for transmitting data to a connected peripheral system unit, the transmit clock signal being provided by a first clock adder;
- c) at least one disconnectable data receiving control unit clocked with a receive clock signal for receiving data from a connected peripheral system unit, the receive clock signal being provided by a second clock adder unit; and
- d) at least one deactivatable activity monitoring unit clocked with a monitoring clock signal for generating operating status signals to the operating status monitoring unit, the monitoring clock signal being provided by a third clock adjusting unit, and wherein the operating status monitoring signals provide at least information about memory access requests of the peripheral system units and data throughput rates to the operating status monitoring unit;
- e) wherein the clock adjustment units are controlled by the power consumption control unit and the transmission, reception and monitoring clock signals are adjusted in response to the memory access requests and data throughput rates.
Der erfindungsgemäße DMA-Controller kann besonders stromsparend ausgelegt werden, da die internen Logikschaltkreise, wie Datenempfangskontrolleinheit und Datensendekontrolleinheit unabhängig voneinander getaktet werden können. Dadurch, dass der DMA-Controller mittels seiner Aktivitätsüberwachungseinheit der Leistungsaufnahmesteuereinheit Informationen über die Speicherzugriffe und erwünschten Durchsatzraten übermittelt, wird die Taktfrequenz immer so angepasst, dass eine minimale Leistungsaufnahme erfolgt die ausreicht, die entsprechende Aufgabe zu erfüllen.Of the DMA controller according to the invention can be designed to save energy because the internal logic circuits, such as data reception control unit and data transmission control unit independently of each other can be clocked. By doing that, the DMA controller uses its activity monitoring unit the power consumption control unit information about the Memory accesses and desired Transmitted throughput rates, the clock frequency is always adjusted so that a minimum power consumption which is sufficient to fulfill the corresponding task.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist für den DMA-Controller mindestens ein abschaltbares Konfigurationsregister für Konfigurationsdaten des DMA-Controllers vorgesehen. Bevorzugter Weise ist durch die Leistungsaufnahmesteuereinheit mittels Steuersignalen eine obere und eine untere Grenze der jeweiligen Taktfrequenzen für die Sende-, Empfangs- und Überwachungstaktsignale festgelegt.In a preferred embodiment is for the DMA controller at least A switch-off configuration register for configuration data of the DMA controller intended. Preferably, by the power consumption control unit by means of control signals an upper and a lower limit of the respective Clock frequencies for the transmit, receive, and monitor clock signals established.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen DMA-Controllers ist jeweils eine Deskriptortabelle für die Datensendekontrolleinheit und die Datenempfangskontrolleinheit vorgesehen, wobei die jeweilige Datensende- oder Empfangskontrolleinheit deaktiviert wird, falls kein gültiger Deskriptoreintrag vorliegt. Ein Deskriptor enthält Informati onen für eine Segment aus dem linearen Adressraum. Es ist darin eine Basisadresse angegeben, und die Segmentgröße des Speicherzugriffs. Falls in der jeweiligen Deskriptortabelle kein gültiger Eintrag vorliegt, ist es erfindungsgemäß günstig die jeweilige Datensende- oder Empfangskontrolleinheit zu deaktivieren, wodurch die Leistungsaufnahme des DMA-Controllers gesenkt wird.In a further preferred embodiment of the DMA controller according to the invention is each a descriptor table for the data transmission control unit and the data receiving control unit, wherein the respective Data transmission or reception control unit is deactivated if not a valid one Descriptor entry exists. A descriptor contains information for a segment from the linear address space. It is given a base address in it, and the segment size of the memory access. If there is no valid entry in the respective descriptor table, then it favorable according to the invention deactivate the respective data transmission or reception control unit, which reduces the power consumption of the DMA controller.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the Description of the embodiments with reference to the drawings.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigelegten schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:in the The invention is described below with reference to the attached schematic Figures closer explained. It shows:
In den Figuren sind soweit es nicht anders angegeben ist gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen worden.In the figures are the same or not stated otherwise functionally identical elements with the same reference numerals Service.
Die
Das
eingebettete System
Jede
getaktete Systemeinheit
Das
erfindungsgemäße eingebettete
Datenverarbeitungssystem
Das
System
Jeder
Systemeinheit
Die
Betriebszustandsüberwachungseinheit
Die
von den Aktivitätsüberwachungseinheiten
In
dem System-Performance-Monitor
In
der Speichereinrichtung
Das
erfindungsgemäße eingebettete
Datenverarbeitungssystem mit seiner dynamischen Überwachung und Regelung der
Leistungsaufnahme der Einzeleinheiten hat den Vorteil, dass durch
den geschlossenen Regelkreis aus Aktivitätsüberwachungseinheiten
Die
Dort
sind Leistungsaufnahmeinseln
Dabei
ist zunächst
ein Systemtaktsignal CLKS von einer Takterzeugungseinheit
Der
Vorteil der gemeinsamen Taktfrequenzen bzw. Taktsignale CLK1, CLK2,
CLK3 für
die der jeweiligen Leistungsaufnahmeinseln
In
der
Es
ist wiederum ein System-Performance-Monitor
Die
Versorgungsspannungseinheit
In
der hier dargestellten beispielhaften Leistungsaufnahmeinsel
In
der
Der
DMA-Controller
Die
Aktivitätsüberwachungseinheit
In
dem erfindungsgemäßen DMR-Controller
In
der
Falls
eine Peripherieeinheit
Auf ähnliche
Weise kann auch das Konfigurationsregister
Ein
Vorteil des erfindungsgemäßen DMA-Controllers
besteht insbesondere darin, dass die funktionellen Einheiten z.
B. die Datensendekontrolleinheit
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, ist sie nicht darauf beschränkt sondern vielfältig modifizierbar. Insbesondere ist die Kombination von Leistungsaufnahmeinseln und weitere Systemeinheiten beliebig zugestalten. Wie anhand des Beispiels des DMA-Controllers ausgeführt wurde, sind die Systemeinheiten selbst hierarchisch mit Aktivitätsüberwachungseinheiten ausführbar, so dass auch die funktionellen Kerne der Systemeinheiten selbst getrennt und gezielt taktbar sind, um eine Leistungsaufnahmeminderung gegenüber einem Normalbetrieb zu erreichen. Ferner sind beliebige eingebettete Datenverarbeitungssystem aus funktionellen Systemeinheiten ausführbar, ohne von der erfindungsgemäßen Einrichtung einer Betriebszustandsüberwachung und Leistungsaufnahmesteuerung abzuweichen.Even though the present invention above based on preferred embodiments described, it is not limited thereto but variously modifiable. In particular, the combination of power receiving islands and configure further system units as required. As with the example of the DMA controller If the system units themselves are hierarchically executable with activity monitors, then so that also separates the functional cores of the system units themselves and are specifically tactile to reduce power consumption compared to one To reach normal operation. Furthermore, any embedded data processing system is made up functional system units executable, without the inventive device an operating state monitoring and power consumption control.
- 11
- eingebettetes Datenverarbeitungssystemembedded Data processing system
- 22
- SpannungsversorgungseinheitPower supply unit
- 33
- TakterzeugungseinheitClock generation unit
- 44
- Systemeinheitsystem unit
- 55
- TaktanpassungseinheitStroke adjusting unit
- 66
- VersorgungsspannungsanpassungseinheitPower supply matching unit
- 77
- funktioneller Kernfunctional core
- 88th
- System-Performance-MonitorSystem Performance Monitor
- 99
- BetriebszustandsüberwachungseinheitOperating status monitoring unit
- 1010
- LeistungsaufnahmesteuereinheitPower consumption control unit
- 1111
- Speichereinrichtungmemory device
- 1212
- TemperatursensoreinheitTemperature sensor unit
- 1313
- SpannungssensoreinheitVoltage sensor unit
- 1414
- AktivitätsüberwachungseinheitActivity monitoring unit
- 15, 16, 1715 16, 17
- LeistungsaufnahmeinselPower consumption Island
- 18, 19, 2018 19, 20
- TaktanpassungseinheitStroke adjusting unit
- 2121
- Einrichtung zur FrequenzsteuerungFacility for frequency control
- 2222
- LeistungsaufnahmeinselPower consumption Island
- 2323
- Bussystembus system
- 24, 25, 2624 25, 26
- SchnittstelleneinheitInterface unit
- 27, 28, 2927 28, 29
- Peripherieeinheitperipheral unit
- 3030
- DatensendekontrolleinheitData transmission control unit
- 3131
- DatenempfangskontrolleinheitData reception control unit
- 3232
- Sende-/EmpfangsarbiterTransmission / Empfangsarbiter
- 3333
- Speicher-ControllerMemory controller
- 3434
- Konfigurationsregisterconfiguration register
- 3535
- CPUCPU
- 3636
- Deskriptortabelledescriptor
- 100, 101100 101
- eingebettetes Systemembedded system
- BZIBZI
- BetriebszustandsinformationOperating state information
- SMSSMS
- SpannungsmesssignalVoltage measurement signal
- TMSTMS
- TemperaturmesssignalTemperature measurement signal
- BZS1–BZSNBZS1-BZSN
- BetriebszustandssignaleOperating condition signals
- VDD, VSSVDD, VSS
- Versorgungsspannungsupply voltage
- CLKS, CLK1–CLK4CLKS, CLK1-CLK4
- Steuersignalcontrol signal
- V1–V3V1-V3
- Versorgungsspannungsupply voltage
Claims (20)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004061310A DE102004061310B4 (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Embedded data processing system with dynamic regulation of the power consumption of the individual components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004061310A DE102004061310B4 (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Embedded data processing system with dynamic regulation of the power consumption of the individual components |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004061310A1 DE102004061310A1 (en) | 2006-06-29 |
DE102004061310B4 true DE102004061310B4 (en) | 2007-08-30 |
Family
ID=36580242
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102004061310A Expired - Fee Related DE102004061310B4 (en) | 2004-12-20 | 2004-12-20 | Embedded data processing system with dynamic regulation of the power consumption of the individual components |
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2004
- 2004-12-20 DE DE102004061310A patent/DE102004061310B4/en not_active Expired - Fee Related
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