DE10357284A1 - Multispannungsversorgung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung mit einem rekonfigurierbaren Feld unterschiedlich auslastbarer Logikzellen und einer Betriebsspannungsversorgung hierfür. Hierbei ist vorgesehen, dass die Betriebsspannungsversorgung dazu ausgebildet ist, unterschiedlich ausgelastete Logikzellen mit unterschiedlichen einer Mehrzahl verfügbarer Betriebsspannungen zu versorgen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und befasst sich somit mit der Frage, wie bei der Datenverarbeitung eine Optimierung der verwendeten Hardware erreicht werden kann.
• Bei der Datenverarbeitung ist es erforderlich, sowohl die verfügbaren Ressourcen zu optimieren als auch den Energieverbrauch der mit der Datenverarbeitung befassten Schaltungen. Dies gilt insbesondere bei rekonfigurierbaren Prozessoren.
• Unter einer rekonfigurierbaren Architektur werden vorliegend Bausteine (VPU) mit konfigurierbarer Funktion und/oder Vernetzung verstanden, insbesondere integrierte Bausteine mit einer Mehrzahl von ein- oder mehrdimensional angeordneten arithmetischen und/oder logischen und/oder analogen und/oder speichernden und/oder intern/extern vernetzenden Baugruppen, die direkt oder durch ein Bussystem miteinander verbunden sind.
• Zur Gattung dieser Bausteine zählen insbesondere systolische Arrays, neuronale Netze, Mehrprozessor Systeme, Prozessoren mit mehreren Rechenwerken und/oder logischen Zellen und/oder kommunikativen/peripheren Zellen (IO), Vernetzungs- und Netzwerkbausteine wie z.B. Crossbar-Schalter, ebenso wie bekannte Bausteine der Gattung FPGA, DPGA, Chameleon, XPUTER, etc.. Hingewiesen wird insbesondere in diesem Zusammenhang auf die folgenden Schutzrechte und Anmeldungen desselben Anmelders: P 44 16 881.0-53, DE 197 81 412.3 , DE 197 81 483.2 , DE 196 54 846.2-53, DE 196 54 593.5-53, DE 197 04 044.6-53, DE 198 80 129.7 , DE 198 61 088.2-53, DE 199 80 312.9 , PCT/DE 00/01869, DE 100 36 627.9-33, DE 100 28 397.7 , DE 101 10 530.4 , DE 101 11 014.6 , PCT/EP 00/10516, EP 01 102 674.7 , PCT/DE 97/02949 (PACT02/PCT), PCT/DE 97/02998 (PACT04/PCT), PCT/DE 97/02999 (PACT05/PCT), PCT/DE 98/00334 (PACT08/PCT), PCT/DE 99/00504 (PACT10b/PCT), PCT/DE 99/00505 (PACT10c/PCT), DE 101 39 170.6 (PACT11), DE 101 42 903.7 (PACT11a), DE 101 44 732.9 (PACT11b), DE 101 45 792.8 (PACT11c), DE 101 54 260.7 (PACT11d), DE 102 07 225.6 (PACT11e), PCT/DE 00/01869 (PACT13/PCT), DE 101 42 904.5 (PACT21), DE 101 44 733.7 (PACT21a), DE 101 54 259.3 (PACT21b), DE 102 07 226.4 (PACT21c), PCT/DE 00/01869 (PACT13/PCT), DE 101 10 530.4 (PRCT18), DE 101 11 014.6 (PACT18a), DE 101 46 132.1 (PACT18II), DE 102 02 044.2 (PRCT19), DE 102 02 175.9 (PACT19a), DE 101 35 210.7 (PACT25), DE 101 35 211.5 (PACT25a), DE 101 42 231.8 (PACT25aII), (PACT25b). Diese sind hiermit zu Offenbarungszwecken vollumfänglich eingegliedert.
• Die o. g. Architektur wird beispielhaft zur Verdeutlichung herangezogen und im folgenden VPU genannt. Die Architektur besteht aus beliebigen arithmetischen, logischen (auch Speicher) und/oder Speicherzellen und/oder Vernetzungszellen und/oder kommunikativen/peripheren (IO) Zellen (PAEs), die zu einer ein- oder mehrdimensionalen Matrix (PA) angeordnet sein können, wobei die Matrix unterschiedliche beliebig ausgestaltete Zellen aufweisen kann, auch die Bussysteme werden dabei als Zellen verstanden. Der Matrix als ganzes oder Teilen davon zugeordnet ist eine Konfigurationseinheit (CT), die die Vernetzung und Funktion des PA durch Konfigurations bestimmt. Die Konfiguration einer VPU wird durch das Schreiben von Konfigurationsworten in Konfigurationsregister bestimmt. Jedes Konfigurationswort bestimmt eine Teilfunktion. PAEs können mehrere Konfigurationsworte für ihre Konfiguration benötigen, beispielsweise eines/oder mehrere für die Vernetzung der PAE, eines/oder mehrere für die Taktbestimmung und eines/oder mehrere zur Auswahl einer ALU-Funktion, etc.
• Es ist bekannt, dass ein Prozessor, der mit höherer Taktfrequenz betrieben wird, mehr Leistung erfordert. Bei modernen Prozessoren steigen daher die Anforderungen an die Kühlung mit zunehmender Taktfrequenz stark an. überdies muss ein Mehr an Leistungsversorgung bereit gestellt werden, was insbesondere bei mobilen Anwendungen kritisch ist.
• Es ist bereits bekannt, die Taktfrequenz für einen Microprozessor zustandsabhängig zu bestimmen. Derartige Techniken sind aus dem Bereich mobiler Computer bekannt. Dabei ergeben sich jedoch Probleme in der Gesamtgeschwindigkeit, mit der bestimmte Anwendungen ausgeführt werden.
• Aus der PCT/EP/02/02402 ist bereits eine Datenverarbeitungseinheit (VPU) mit einem in unterschiedlichen Konfigurationszuständen betreibbaren Feld getakteter Logikzellen (PAEs) und einem Taktvorgabemittel zur Vorgabe einer Logikzellentaktung bekannt, bei welcher das Taktvorgabemittel dazu ausgebildet ist, zustandsabhängig an zumindest einer ersten Zelle (PAE) einen ersten und an zumindest einer weiteren Zelle einen weiteren Takt vorzugeben.
• Es wurde auch bereits vorgeschlagen, bei Logikzellen einen Schlafmodus vorzusehen, die Taktfrequenzen bei Logikzellen des Logikzellenfeldes konfigurationsabhängig zu gestalten, im multidimensionalen Feld mit rekonfigurierbaren Elementen Sequencer vorzusehen und unterschiedliche Sequencer unterschiedlich zu takten und/oder einen gewünschten Takt in einer PAE vorzugeben bei einem darauf bezogenen Wert abzuspeichern. Es wurde auch schon vorgeschlagen, während eines abgeschalteten Taktes die PAEs in einen stromsparenden Betriebsdmodus zu versetzen, beispielsweise mit zusätzlich teilweise abgeschalteter oder verringerter Stromversorgung, beziehungsweise, sollte dies aus anderen Gründen erforderlich sein, extrem weit herabgesetzten sogenannten Schlaftakten. Eine Arbeitstaktreduzierung wurde vorschlagsweise temperaturabhängig gewählt und/oder abhängig von einem Batterieladezustand, insbesondere, um bei mobilen Geräten eine bessere Ausnutzung eines Energiespeichers zu gewährleisten. Zugleich wurde vorgeschlagen, die einer jeweiligen Logikzelle zugewiesene Taktung konfigurationsabhängig vorzubestimmen. Es wurde auch vorgeschlagen, dass dann, wenn eine Ausführungsfreigabe(-Bedingung) für eine Konfigurations-Gruppe nicht gegeben ist, entweder auf die Ausführungsfreigabe(-Bedingung) gewartet werden kann oder mit der Ausführung einer nachfolgenden Konfigurationsgruppe fortgefahren werden könne. Es wurde darauf hingewiesen, dass es möglich sei, während des Wartens auf eine Ausführungsfreigabe(-Bedingung) die PAEs in einen stromsparenden Betriebsmodus gehen zu lassen, etwa mit abgeschaltetem Takt (gated clock) und/oder teilweise abgeschalteter oder verringerter Stromversorgung. Es wurde weiter darauf hingewiesen, dass als weitere Möglichkeit der Resourcenschonung die Anpassung der Betriebsspannungen im Takt möglich ist. Dabei wurde in PCT/EP 02/02402 bereits darauf hingewiesen, dass sich Halbleiterprozesse typischerweise bei höheren Taktfrequenzen betreiben lassen, wenn die Betriebsspannungen höher liegen. Es wurde darauf hingewiesen, dass dadurch erheblich mehr Strom verbraucht wird und sich auch die Lebensdauer eines Halbleiters verringert, wenn die Betriebsspannungen zu hoch liegen. Es wurde daher zugleich darauf hingewiesen, dass ein optimaler Kompromiss erreicht werden kann, wenn die Spannungsversorgung von der Taktfrequenz abhängig gemacht wird. Es wurde ausgeführt, dass bei geringen Taktfrequenzen mit geringerer Versorgungsspannung gearbeitet werden kann, wobei bei ansteigenden Taktfrequenzen die Versorgungsspannung ebenfalls bis zu einem definierten Maximum erhöht werden kann.
• Aus der PCT/DE97/02949 ist weiter eine Einheit zur Verarbeitung von numerischen und logischen Operationen zum Einsatz in Prozessoren, Mehrrechnersystemen usw. bekannt, wobei dort ein sogn. Power Save-Modus vorgeschlagen wird, bei welchem sämtliche Teile eines Logikzellenfeldelementes, das dort als PAE bezeichnet wird und, wie im vorliegenden Fall, ein grobgranulares Logikzellenfeldelement sein kann, mit Ausnahme von be stimmten Registern und einer sogenannten Sync-UNIT von der Versorgungseinheit getrennt werden kann. Es wird dann angeregt, erst auf das Feststellen des Auftretens bestimmter Ereignisse durch die Sync-UNIT alle benötigten PAE-Teile über die Power-UNIT, die dort vorhanden sein soll, zuzuschalten. Dabei ist auch vorgeschlagen, dass die Sync-UNIT das Taktsignal so lange verzögern soll, bis alle neu zugeschalteten Teile arbeitsfähig sind. Nachteilig ist hier offensichtlich, dass längere Zeit benötigt wird, um in den Betriebsmodus zu gelangen. Es wird weiter vorgeschlagen, einen Stromsparmodus in Verbindung mit einem sogn. one shot OS-Zustand zu verbinden. Es wird auch ausgeführt, dass Stromsparfunktionen implementiert sein können, die – teilweise automatisch (one shot-Modus) – zu einer Reduzierung des Leistungsverbrauches führen sollen.
• Die vorhandene Power-UNIT innerhalb der Logikzelle regelt dabei die Stromversorgung und dient der Reduzierung des Stromverbrauches, wobei jedoch auf ein sogn. Signal „sleep" lediglich die Spannungsversorgung für alle abschaltbaren Zellfunktionen gesteuert werden. Es wird vorgeschlagen, abhängig von den tatsächlich verwendeten Funktionen der Zelle mit Transistoren oder Transistorstufen nicht benötigte Funktionen abzuschalten (Power-down).
• Die vorliegende Erfindung zählt darauf, Neues für die gewerbliche Anwendung bereit zu stellen.
• Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen, Alternativen und/oder weitere Aspekte ergeben sich aus den Unteransprüchen und/oder der restlichen Offenbarung.
• Die vorliegende Erfindung schlägt somit in einem ersten Grundgedanken eine Halbleitervorrichtung mit einem rekonfigurierbaren Feld unterschiedlich auslastbarer Logikzellen und einer Betriebsspannungsversorgung hierfür vor, bei welcher vorgesehen ist, dass die Betriebsspannungsversorgung dazu ausgebildet ist, unterschiedlich ausgelastete Logikzellen mit unterschiedlichen einer Mehrzahl verfügbarer Betriebsspannung zu versorgen.
• Wesentlich ist somit die Erkenntnis, dass es möglich ist, an die Logikzellen mehrere Betriebsspannungen heranzuführen und dann unter Berücksichtigung der aktuellen, erwarteten oder vorhergehenden Last eine erforderliche oder gewünschte Betriebsspannung auszuwählen. Dies ist erstaunlicherweise auch in einem rekonfigurierbaren Feld möglich, ohne dass durch Spannungsimpulse auf den Versorgungsleitungen oder dergleichen ein Systemabsturz, elektromagnetische Unverträglichkeiten usw. zu befürchten wären.
• Insbesondere ist es möglich, ein multidimensionales Logikzellenfeld, wie insbesondere ein zweidimensionales Logikzellenfeld in der beschriebenen Weise mit lastabhängigen Spannungen zu versorgen und eine Spannungsindividualisierung an einzelnen Logikzellen oder Logikzellengruppen zu bewirken. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in anderen Anmeldungen des vorliegenden Anmelders, eine Multidimensionalität höher als 3 durch Aufbau entsprechender Verbindungen zwischen Logikzellen erreicht werden kann. Auch in solchen Fällen ist die Erfindung einsetzbar.
• Die Logikzellen, die typisch grobgranular sind, werden typisch insbesondere ein Konfigurationsspeicher bzw. Register umfassen, der dazu ausgebildet ist, einen sollspannungsbezogenen Wert abzuspeichern. So kann etwa mit der Vorgabe eine Konfiguration festgelegt werden, wie hoch die jeweilige Betriebsspannung sein soll. Die Betriebsspannung kann dabei gewählt werden im Hinblick auf die erforderliche, gegebenenfalls konfigurationsdefinierte Taktfrequenz, mit der die Zelle bzw. Zellgruppe in einer gegebenen, vorbestimmten Konfiguration betrieben werden muss. Es sei darauf hingewiesen, dass es möglich ist, bei mobilen Geräten auch die Gesamtspannung abzusenken, um Leistung zu sparen und dennoch intern Spannungswerte noch weiter herunterzunehmen, solange die Minimalspannungen noch einen sicheren Betrieb gewährleisten.
• Typisch werden die Betriebsspannungen über eine Mehrzahl Leitungen bereitgestellt und von den Logikzellen eine Verbindung auf die jeweilige Versorgungsspannungsleitung mit der aktuell benötigten Versorgungsspannung bereitgestellt. Der Betriebsspannungswechsel kann dann im laufenden Betrieb vorgenommen werden, also ohne die Logikzellen zwischenzeitlich ganz von der Spannung zu trennen. Dies ist insbesondere durch die Verwendung von Dioden im Leistungsversorgungsweg möglich sowie durch die Verwendung von Bussen bzw. Bustreibern zwischen mit unterschiedlichen Spannungen versorgten Zellen oder Zellgruppen.
• In einer besonders bevorzugten Variante wird sowohl der Betriebstakt der Logikzelle verändert als auch die aktuelle Betriebsspannung. Die Heruntertaktung einer Logikzelle kann wiederum konfigurationsabhängig erfolgen. Auf diese Weise läßt sich eine optimale Energieeinsparung erreichen.
• Um aus mehreren Betriebsspannungen wählen zu können, ist typisch eine Reihe von Spannungsquellen in bzw. am Array bzw. Logikzellenfeld vorgesehen. Diese Anzahl Spannungsquellen kann extern zu einem separaten Halbleiterbauelement gebildet sein oder als Teil desselben integriert.
• Es ist möglich, nicht ausschließlich auf die bei der Konfiguration erwartete Auslastung Bezug zu nehmen, sondern vielmehr auch zu berücksichtigen, wie die Auslastung aktuell ist, also insbesondere dynamische Anpassungen zu bewirken. Dies verbessert das Echtzeitverhalten wie etwa dann, wenn mit Peripheriegeräten Fehler auftreten und Wartezeiten verursacht werden, so dass keine zu verarbeitenden Daten in das Feld gespeist werden können oder aus dem Feld abgenommen werden. Auch kann auf externe Einflüsse wie die Betriebs- oder Umgebungstemperatur Bezug genommen werden, um die jeweilige Betriebsspannung dynamisch auszuwählen.
• Besonders bevorzugt ist es, wenn bei jeder Zelle die dynamische Spannungsversorgung gewählt wird im Ansprechen auf ein das Anstehen zu verarbeitender Daten anzeigendes Signal bzw. auf das Anzeigen einer Annahmebereitschaft durch die Zelle oder einer im Datenflusspfad dieser insbesondere nachgeordneten Zelle. Die Betriebsspannung wird dabei anders als im Stand der Technik lediglich abgesenkt, womöglich einhergehend mit einer Verringerung der Taktraten, jedoch nicht vollständig vom Spannungsversorgungsnetz innerhalb des Feldes getrennt. Dies sorgt dafür, dass dann, wenn Daten verarbeitet werden müssen, die Gesamtzelle wesentlich schneller als im Stand der Technik möglich wieder vollständig arbeitsbereit ist.
• Es sei auch darauf hingewiesen, dass es möglich ist, einen Abfall der Betriebsspannung zu kompensieren, das heisst zu berücksichtigen, dass bei langen Bussen, über die eine Logikzelle mit Betriebsspannung versorgt wird, Leitungsabfälle entstehen, wobei beispielsweise für ein und dieselbe tatsächlich benötigte Betriebsspannung an stromabwärtig gelegenen Logikzellen Verbindungen zu anderen Betriebsspannungsbusleitungen aufgebaut werden als in einem vorderen Bereich. Hierbei kann erforderlichenfalls der tatsächliche aktuelle Gesamtstrom über den Bus mit berücksichtigt werden, falls gewünscht. Die Betriebsspannungsversorgung wird in einer bevorzugten Variante eine Vielzahl von 2ⁿ unterschiedlichen Spannungen bereitstellen, weil sich derartige Spannungen besonders gut und effizient codieren lassen. Bevorzugt werden 2, 4, 8 oder 16 unterschiedliche Spannungen bereitgestellt. Die Anzahl bereitstehender Spannungen kann dabei womöglich geändert werden, wenn bei einer etwa mobilen Anwendung die Gesamtbetriebsspannung abgesenkt wird und sichergestellt werden muss, dass auch niedrige Spannungszustände noch eine ausreichende Busstabilität besitzen.
• Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist gezeigt durch:
• 1 eine Halbleitervorrichtung mit einer Spannungsversorgung zur Versorgung unterschiedlich ausgelasteter Logikzellen mit unterschiedlichen einer Mehrzahl verfügbarer Betriebsspannungen.
• Nach 1 umfasst eine allgemein mit 1 bezeichnete Halbleitervorrrichtung 1 ein rekonfigurierbares Feld 2 unter schiedlich auslastbarer Logikzellen 3 (von denen aus Gründen der Zeichnungsübersichtlichkeit lediglich einige Randzellen mit Bezugszeichen versehen sind) und eine Betriebsspannungsversorgung 4 hierfür, wobei die Betriebsspannungversorgung dazu ausgebildet ist, unterschiedlich ausgelastete Logikzellen 3a, 3b mit unterschiedlichen einer Mehrzahl verfügbarer Betriebsspannungen zu versorgen.
• Die Halbleitervorrichtung 1 ist im vorliegenden Fall beispielhaft eine Einheit entsprechend der XPP-Technologie, wie sie am Anmeldetag per se bekannt ist und lediglich abgeändert durch die verwendungsgemäße Ausgestaltung bezüglich der Logikzellenzellenbetriebsspannungsversorgung. Es sei daher als bekannt vorausgesetzt, dass die Logikzellen rekonfigurierbar im Betrieb sind, ein RDY-ACK Protokoll für die Kommunikation verwenden können und Konfigurationsregister für mehrere Konfigurationen aufweisen können. Der Halbleitervorrichtung 1 kann zugeordnet sein eine konfigurierende Einheit 1a (typisch als CT bezeichnet), Peripheriegeräte, wie Antenneneingänge für Antennen-signale, Kamerasignale und dergleichen, Festplattencontroler etc. Hingewiesen sei im übrigen darauf, dass eine CT auch als über das rekonfigurierbare Feld 2 verteilbare CT realisiert werden kann, wie der Anmelder dies bereits beschrieben hat.
• Das Logikzellenfeld ist im vorliegenden Beispiel nur aus Gründen der Übersichtlichkeit als vergleichsweise kleines Logikzellenfeld 2 mit 3 × 3 Einheiten dargestellt. Die prinzipielle Zellenkonstruktion kann hier als bekannt vorausgesetzt werden. Andere Architekturen als die erwähnte XPP-Architektur sind gleichfalls für die Erfindungsimplementierung geeignet. Der in 1 eingezeichnete Kreis A hebt eine Zelle hervor und deren Standardelemente, wie Teile einer PAE, etwa ALU, Eingangs-/Ausgangsregister, Konfigurationsregister, Sequenzersteuerungen etc. brauchen hier nicht weiter erwähnt zu werden.
• Relevant ist aber im Ausführungsbeispiel, dass das in der Zelle 3 vorgesehene Register 3' für die Speicherung von Konfigurationen, das von einer Konfigurationsleitung 1a1 mit Konfigurationen aus der CT 1a beaufschlagt wird, ausgebildet ist zur Speicherung von Konfigurationen einschließlich einer der jeweiligen, vor-abgelegten Konfiguration zugeordneten Soll-Betriebsspannung. Das Register 3' ist, neben herkömmlich vorgesehenen Verbindungen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind, weiter mit einer Betriebsspannungsdurchschaltungseinheit 3'' verbunden, die eingangsseitig Leitungen zu jeweiligen Betriebsspannungsleitungen eines Betriebsspannungsleitungsbusses 4a aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, von der Betriebsspannungsversorgung 4 unterschiedliche Betriebsspannungen bereitzustellen, im dargestellten Ausführungsbeispiel auf vier Leitungen, d. h. 2² = 4 unterschiedliche Betriebsspannungen. Wie aus der Vergrößerung des Kreises B zu erkennen, werden die an jeweilige Zellen 3 von der Betriebsspannungsversorgung 4 geführten Busse 4a, 4a', 4a'' jeweils durch vier unterschiedliche Leitungen 4a1, 4a2, 4a3 und 4a4 gebildet. Die Betriebsspannungsdurchschaltungseinheit 3'' weist nun Eingänge zu jeder der Leitungen 4a1 bis 4a4 auf und ist dazu ausgebildet, lediglich eine der auf dem Bus 4a bereitgestellten Spannungen durchzuschalten, und zwar im Ansprechen auf Signale aus dem Register 3'. Die am Ausgang der Betriebsspannungsdurchschaltungseinheit 3'' bereitgestellten Ausgangssignale werden an die Spannungsein gänge bzw. Leistungseingänge der in der jeweiligen PAE 3 vorhandenen Verbraucher gespeist.
• Die Betriebsspannungsversorgung 4 ist dazu ausgebildet, im vorliegenden Fall 2² unterschiedliche Betriebsspannungen bereitzustellen. Die niedrigste Betriebsspannung ist so gewählt, dass eine über diese Betriebsspannung versorgte PAE noch sicher und versagensfrei zwischen den intern logischen Zuständen wie erforderlich wechseln kann, das heisst störungsfrei arbeitet, solange sie dabei nicht mit zu hohen Frequenzen betrieben wird. Die höchste von der Betriebsspannungsversorgung 4 am Bus 4a bereitgestellte Spannung ist so groß, dass bei deutlich höheren, insbesondere den maximal architekturgegeben möglichen bzw. sinnvollen Taktfrequenzen ein Betrieb der Logikzellen möglich ist, ohne eine Gefährdung der Bauteile durch Überspannung hervorzurufen.
• Es sei darauf hingewiesen, dass die Taktung einer Zelle über dem Register 3' abgelegte Konfigurationsdaten gleichfalls verändert werden kann, wie per se bereits bekannt.
• Die Zelle wird betrieben wie folgt:
  Zunächst wird ein Datenverarbeitungsprogramm erstellt und zu diesem entsprechende Konfigurationen des Logikzellenfeldes 2 ermittelt, die nacheinander und/oder simultan in das Feld hineinkonfiguriert werden müssen. Zu jeder konfigurierten Zelle wird dabei ermittelt, wie schnell sie getaktet werden muss, um einen optimalen Datenfluss durch das Feld (Array) zu gewährleisten. So kann es erforderlich sein, bestimmte Teile eines Programmes sequentiell auf einer einzelnen PAE abzuarbeiten, während andere Teile des Prozessorfeldes nicht sequentiell arbeiten. In einem solchen Fall kann es erwünscht sein, die sequentiell arbeitende (n)-PAE(s) höher zu takten und andere Logikzellen geringer auszulasten.
• Entsprechend der Taktung bzw. Auslastung wird dann bestimmt, insbesondere unter Verwendung von Nachschautabellen, welche Betriebsspannung für einen jeweiligen Auslastungszustand, der mit der erwünschten Taktung im gewählten, einfachen Darstellungsfall korreliert, aber nicht zwingend nur davon bestimmt zu sein braucht, erforderlich ist. Dann werden die Gesamtkonfigurationsdaten einschließlich der Busverbindungen etc. in per se herkömmlicher Weise durch Programmcompilation erstellt und es werden nun zugleich Takt- und Betriebsspannungskonfigurationsdaten mit ermittelt.
• Zur Abarbeitung des Programmes werden dann die Konfigurationen in den jeweiligen Konfigurationsregistern der Zellen des Zellfeldes abgelegt und bei Auftreten der jeweiligen Konfiguration schaltet die Einheit 3'' die erforderliche Spannung vom Bus 4a zu den jeweiligen Verbrauchern der Zelle durch. Dies geschieht übergangslos bei einem Wechsel von einer zur nächsten Betriebsspannung, also ohne zwischenzeitliches Herabfahren der Spannung auf 0 oder einen für die Betriebssicherheit nicht mehr ausreichenden Wert. Auf diese Weise kann sichergestellt sein, dass die Zelle sehr schnell bereit ist, in einem höheren Takt zu arbeiten und es keine Wartezeiten für „Aufwachen" der Halbleiter etc. gibt.
• Es sei erwähnt, dass es zugleich möglich ist, Konfigurationen so auszugestalten, dass die auslastungsbezogene Betriebsspannungswahl nicht zwingend vorbestimmt sein muss. So kann insbesondere bei Echtzeitdatenanwendungen oder echtzeitähnlichen Datenanwendungen die Betriebsspannung gewählt werden im An sprechen auf den jeweiligen tatsächlichen Datenstrom ins Array, in Abhängigkeit von einem Eintreffen eines Datenstromes in einen Pufferspeicher vor dem Feld, in Abhängigkeit von dem Füllzustand eines Abnahmepufferspeichers für Daten aus dem Feld, einer Betriebs- und/oder Umgebungstemperatur einzelner Zellen etc., wobei die einzelnen Möglichkeiten alternativ und/oder kumulativ realisiert sein können.

Claims (12)

1. Halbleitervorrichtung mit einem rekonfigurierbaren Feld unterschiedlich auslastbarer Logikzellen und einer Betriebsspannungsversorgung hierfür, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsspannungsversorgung dazu ausgebildet ist, unterschiedlich ausgelastete Logikzellen mit unterschiedlichen einer Mehrzahl verfügbarer Betriebsspannung zu versorgen.
2. Halbleitervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das rekonfigurierbare Feld ein multidimensionales Logikzellenfeld umfasst.
3. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikzellen grobgranular sind und insbesondere ein Konfigurationsregister umfassen, das dazu ausgebildet ist, einen auf eine Sollspannung bezogenen Wert zu speichern.
4. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Logikzellen dazu ausgebildet sind, im Ansprechen auf gespeicherte Konfigurationsinformation eine Verbindung auf eine einer Vielzahl bereitgestellter Versorgungsspannungen bzw. -leitungen zu bewirken.
5. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche auslastbare Logikzellen dazu ausgebildet sind, einen Betriebsspannungswechsel bei laufendem Betrieb vorzunehmen, wozu insbesondere zwischen Verbrauchselementen in den grobgranularen Zellen und einer Spannungsversorgung Dioden und/oder Busse mit Bustreibern vorgesehen sind.
6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Logikzellen ein Konfigurationsregister zur Abspeicherung eines jeweiligen Betriebstaktes zugeordnet ist und ein Durchschaltmittel zum Durchschalten einer einer Mehrzahl unterschiedlicher, von der Betriebsspannungsversorgung bereitgestellter Betriebsspannungen an die Logikzellen im Ansprechen auf einen vorgegebenen Solltakt vorgesehen ist.
7. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsspannungsversorgung eine Reihe von externen Spannungsquellen umfasst, wobei an die unterschiedlichen Spannungen getrennte Leitungen, insbesondere busweise geführte Spannungsleitungen an unterschiedlich auslastbare Logikzellen geführt sind.
8. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Spannungsquellen im Feld vorgesehen ist.
9. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsspannungsversorgung zur dynamischen Versorgung der unterschiedlich ausgelasteten Logikzellen mit unterschiedlichen einer Mehrzahl möglicher Betriebsspannungen ausgebildet ist.
10. Halbleitervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Versorgung im Ansprechen auf ein das Anstehen zu verarbeitender Daten anzeigendes Signal (RDY) und/oder ein An- bzw. Abnahmebereitschaft für zu verarbeitende Daten anzeigendes Signal (ACK) ausgebildet ist.
11. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kompensationsmittel zur Kompensation eines Betriebsspannungsabfalls über eine Betriebspannungsversorgungsleitung und/oder einen Betriebsspannungsbus, mit dem eine Logikzelle versorgt wird, vorgesehen ist.
12. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsspannungsversorgung mit 2ⁿ, insbesondere n = 1,2,3 unterschiedlichen Spannungen bereitgestellt wird.