DE69518781T2

DE69518781T2 - Stromverwaltungseinheiten für Rechnersysteme

Info

Publication number: DE69518781T2
Application number: DE69518781T
Authority: DE
Inventors: Rita M. O'brien; Michael T. Wisor
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2015-03-17
Also published as: ATE196373T1; DE69518781D1; JPH07295693A; EP0676687A2; JP3628373B2; EP0676687A3; EP0676687B1; US6021498A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Computersysteme und insbesondere Power- Management-Einheiten mit internen Konfigurationsregistern.
Peripherievorrichtungen in Computersystemen weisen typischerweise mehrere sogenannte "Konfigurations"register auf. Die Konfigurationsregister in einer speziellen Peripherievorrichtung dienen der Speicherung von Konfigurationsdaten, die anwenderprogrammierbare Betriebsparameter der Vorrichtung steuern. Konfigurationsregister sind z. B. in Steuereinrichtungen für direkten Speicherzugriff einsetzbar, und zwar zur Steuerung der Richtung einer anstehenden Datenübertragung (d. h. Speicher an I/O oder I/O an Speicher), der Anzahl von zu übertragenden Bytes etc. In ähnlicher Weise können die Konfigurationsregister u. a. in Zeitgebern zum Einstellen programmierbarer Zeiträume und in Interrupt-Steuereinrichtungen zum Einstellen der Priorität und/oder zum Maskieren verschiedener Interrupt-Quellen eingesetzt werden.
Auf die Konfigurationsregister einer speziellen Peripherievorrichtung wird typischerweise vom Hauptprozessor durch erstes Schreiben eines Offset-Werts in ein Indexregister mit einer vorbestimmten Adresse innerhalb des I/O-Platzes zugegriffen. Der Offset-Wert bestimmt das spezielle Konfigurationsregister, in das geschrieben oder aus dem gelesen wird. Ein Offset-Wert, der 8 Bits aufweist, kann z. B. zum Selektieren eines von bis zu 256 verschiedenen Konfigurationsregistern verwendet werden. Zum tatsächlichen Schreiben von Konfigurationsdaten in das bestimmte Konfigurationsregister (vom Offset-Wert des Indexregisters angezeigt) wird ein I/O-Schreibzyklus bezogen auf einen als "Konfigurationsdatenregister"platz bezeichneten Adressenplatz, der typischerweise um ein Wort außerhalb des Platzes des Indexregisters liegt, ausgeführt. Dadurch wird in das vom Offset-Wert des Indexregisters angezeigte physische Konfigurationsregister geschrieben. Lesevorgänge bezogen auf ein bestimmtes Konfigurationsregister erfolgen auf ähnliche Weise. Durch Anwendung einer solchen Indextechnik können mehrere Index-Konfigurationsregister in der Peripherievorrichtung selektiv beschrieben oder gelesen werden, obwohl z. B. nur zwei Wörter im I/O-adressierbaren Platz des Computersystems belegt werden.
Power-Management-Einheiten benutzen typischerweise mehrere Konfigurationsregister zum Steuern von Power-Management-Betriebsmodi, Zeitüberwachungswerten etc. In einem typischen System wird durch Anwendung eines Indexkonzepts ähnlich dem oben beschriebenen auf die Konfigurationsregister der Power-Management-Einheit zugegriffen. Ein Problem ergibt sich jedoch, wenn die Indexregisteradresse und die entsprechende Konfigurationsdatenregisteradresse I/O-Adressenwerte aufweisen, die mit der I/O-Abbildung anderer Peripherievorrichtungen, die im Computersystem eingesetzt werden sollen, kollidieren. Wenn eine solcher Situation eintritt, muss entweder die Power-Management-Einheit oder die damit kollidierende Peripherievorrichtung aus dem System entfernt werden. Dadurch wird die Gesamtflexibilität des Computersystems eingeschränkt.
In einer Abhandlung von Frontz G. et al mit dem Titel "The Texas Instruments TMS320C25 Digital Signal Microcomputer" TEEE MICRO von Dezember 1986, Vol. 6, Seite 10-27, wird ein Mikrocomputer beschrieben, bei dem die Speicherzuweisung eine Hilfsregisterdatei mit mehreren Registern umfasst, die indirekt mit einem Hilfsregisterzeiger adressierbar sind. Die indirekte Hilfsregisteradressierung ermöglicht das Platzieren der Datenspeicheradresse eines Instruktionsoperanden in eines der Hilfsregister.
Die oben dargestellten Probleme werden zum großen Teil durch Einsatz einer hier beschriebenen Power-Management-Einheit mit einem programmierbaren Indexregister zum Zugreifen auf die Konfigurationsregister gelöst. Bei einer Ausführungsform weist eine Power-Management-Einheit mehrere Konfigurationsregister zum Speichern von Konfigurationsinformationen zum Einstellen verschiedener Betriebsparameter der Power-Management-Einheit, wie Takt steuer- und Power-Steuerparameter auf. Ein Programmregister wird innerhalb des Konfigurationsplatzes des Computersystems abgebildet und zum Speichern eines Werts, der die I/O-Adresse des Indexregisters angibt, verwendet. Das Programmregister wird während des Initialisierens der Power-Management-Einheit geschrieben und kann einem vorbestimmten Vorgabewert zugeordnet sein. Wenn das Programmregister mittels eines die I/O-Adresse des Indexregisters anzeigenden Werts eingestellt ist, erfolgt der Zugriff auf die Konfigurationsregister durch erstes Schreiben eines Offset-Werts in das Indexregister. Danach können Konfigurationsdaten durch Ausführen eines geeigneten Zyklus bezogen auf die Adresse des Konfigurationsdatenregisters, das ein Wort außerhalb des Platzes des Indexregisters abgebildet werden kann, in das bestimmte Konfigurationsregister geschrieben oder aus diesem gelesen werden. Aufgrund des adressierbaren Indexregisters können die Adressen des Indexregisters und des Konfigurationsdatenregisters innerhalb des I/O-Platzes des Computersystems über die Software spezifiziert werden, wodurch dem Systemplaner eine größere Flexibilität hinsichtlich der Auswahl weiterer Peripherievorrichtungen im Computersystem geboten wird.
Es wird eine Power-Management-Einheit für ein Computersystem mit mehreren Konfigurationsregistern, die Konfigurationsinformationen zum Einstellen eines Betriebsmodus der Power-Management-Einheit speichern können, beschrieben. Die Power-Management-Einheit weist ferner einen mit jedem Konfigurationsregister gekoppelten Indexdekodierer zum Aktivieren eines Konfigurationsregisters und ein mit dem Indexdekodierer gekoppeltes Indexregister auf und kann einen Indexwert speichern, mit dem gesteuert wird, welches Konfigurationsregister vom Indexdekodierer aktiviert wird. Die Power- Management-Einheit umfasst auch ein Programmregister zum Speichern eines Werts, der einen Adressenplatz des Indexregisters anzeigt, und eine mit dem Programmregister und dem Indexregister gekoppelte Steuereinheit. Die Steuereinheit kann veranlassen, dass ein Indexwert in Reaktion auf einen Schreibzyklus bezogen auf den Adressenplatz des Indexregisters im Indexregister zwischengespeichert wird.
Es wird ein Verfahren zum Zugreifen auf mehrere Konfigurationsregister innerhalb einer Power-Management-Einheit eines Computersystems mit folgenden Schritten beschrieben: Speichern eines Werts in einem einen Adressenplatz eines Indexregisters anzeigenden Programmregister, Speichern eines Indexwerts in dem Indexregister durch Ausführen eines Schreibzyklus bezogen auf den Adressenplatz des Indexregisters und Aktivieren eines der mehreren Konfigurationsregister entsprechend dem Indexwert. Das Verfahren umfasst auch den letzten Schritt des Schreibens von Konfigurationsdaten in eines der mehreren Konfigurationsregister.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Computersystems mit einer Power- Management-Einheit mit einem programmierbaren Indexregister zum Zugreifen auf Konfigurationsregister gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Konfiguration und des I/O- Platzes eines Computersystems mit einer Power-Management- Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
Obwohl an der Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können und alternative Formen möglich sind, werden spezifische Ausführungsformen der Erfindung in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und nachstehend detailliert erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass durch die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung die Erfindung nicht auf die spezielle beschriebene Form beschränkt wird, sondern im Gegenteil sämtliche Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen in den Rahmen der beiliegenden Patentansprüche fallen.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Computersystems 100 mit einem über einen Systembus 106 mit einer Power-Management-Einheit 104 gekoppelten Mikroprozessor (CPU) 102. Der Mikroprozessor 102 ist eine Datenverarbeitungseinheit, die einen vorbestimmten Instruktionssatz implementiert. Beispiele für Verarbeitungseinheiten sind u. a. Mikroprozessoren vom Typ 30386 und 30486. Der Systembus 106 ist ein Beispiel für einen PCI-Lokalbus. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass andere Busstandards, wie die ISA- oder EISA-Busstandards alternativ einsetzbar sind.
Die Power-Management-Einheit 104 ist für das Power-Management im Computersystem 100 vorgesehen. Die Power-Management-Einheit 104 weist einen Systemmonitor 107 auf, der eine Vielzahl von Systemaktivitäten, wie Tastaturaktivitäten, Busaktivitäten und Interrupt-Aktivitäten überwachen kann. Eine Power-Management-Steuereinheit 108 ist mit dem Systemmonitor 107 gekoppelt und erzeugt einen Satz Power-Steuer- und Taktsteuersignale auf Leitungen 110 und 111. Die Taktsteuersignale steuern die Erzeugung und die Frequenzen von z. B. einem CPU-Taktsignal und einem Systemtaktsignal. Die Power-Steuersignale steuern des Anlegens von Power an die verschiedenen (nicht gezeigten) Peripherievorrichtungen. Beispielhafte Implementierungen des Systemmonitors 107 und der Power-Management-Steuereinheit 108 sind z. B. in unserem US-Patent Nr. 5,167,024 und unserer gleichzeitig anhängigen Europaanmeldung 95301740.7 (0,676,686) beschrieben.
Die Power-Management-Einheit 104 weist ferner eine mit der Power-Management-Steuereinheit 108 gekoppelte Konfigurationsregistereinheit 120 und eine mit dem Systembus 106 gekoppelte Steuereinheit 122 auf. Ein Programmregister 124 und ein Indexregister 126 sind ebenfalls mit dem Systembus 106 gekoppelt. Ein Indexdekodierer 128 ist mit der Konfigurationsregistereinheit 120 gekoppelt dargestellt.
Die Konfigurationsregistereinheit 120 umfasst mehrere Konfigurationsregister 120A-120H zum Speichern von Konfigurationsinformationen, die den Betrieb der Power-Management-Einheit 108 steuern. Es sei darauf hingewiesen, dass bestimmte Konfigurationsregister 120A-120H auch zum Speichern von Informationen, die den Status der Power-Management-Steuereinheit 108 anzeigen, verwendet werden können. In die Konfigurationsregister 120A-120H können z. B. Konfigurationsinformationen geschrieben werden, die das Ansprechen der Power-Management-Steuereinheit 108 auf selektierte Systemaktivitäten, die vom Systemmonitor 106 detektiert worden sind, steuern. Die Konfigurationsinformationen können ferner steuern, welche (nicht gezeigten) Peripherievorrichtungen in einem speziellen Power-Management-Modus in den Bereitschaftszustand mit geringem Energieverbrauch gesetzt werden können, und können die Frequenzen der selektierten Taktsignale in einem speziellen Management-Modus steuern. Die Konfigurationsinformationen können auch bestimmte der Power-Management-Steuereinheit 108 zugeordnete Zeitüberwachungswerte steuern, wie einen Zeitüberwachungswert, der den Eintritt in einen Power-Reduzierungsmodus steuert, in dem keine Systemaktivitäten detektierbar sind. Die Konfigurationsregister können schließlich Statusinformationen speichern, z. B. den aktuellen Modus der Power-Management-Steuereinheit 108.
Das Programmregister 124 wird an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Konfigurationsplatzes des Computersystems 100 abgebildet und dient der Speicherung eines Parameters, der den Adressenwert des Indexregisters 126 innerhalb des I/O-Platzes des Computersystems 100 einstellt. Beim Initialisieren des Computersystems 100 kann der Systemprogrammierer einen gewünschten Adressenwert für das Indexregister 126 in das Programmregister 124 schreiben. Dies erfolgt durch Ausführen eines Schreibzyklus bezogen auf die vorbestimmte Adresse des Konfigurationsplatzes, auf dem das Programmregister 124 abgebildet ist. Aufgrund eines solchen Zyklus wird das IDSEL- Signal zur Power-Management-Einheit 104 gemeinsam mit den entsprechenden Adressen- und Steuersignalen auf dem Systembus 106 angeregt. Die Steuereinheit 122 übermittelt in Reaktion darauf ein Latching-Aktivierungssignal zum Programmregister 124 und sorgt dafür, dass der Indexadressenwert auf den Datenleitungen des Systembusses 106 im Programmregister 124 zwischengespeichert wird.
Das Indexregister 126 dient zum Speichern eines Indexwerts, der das spezielle Konfigurationsregister 120A-120H steuert, auf die der Indexdekodierer 128 zeigt. In das Indexregister 126 kann durch Ausführen eines I/O-Schreibzyklus bezogen auf den Adressenplatz, den der Wert im Programmregister 124 spezifiziert, ein Indexwert geschrieben werden. In Reaktion auf einen solchen I/O- Schreibzyklus übermittelt die Steuereinheit 122 ein Latching-Aktivierungssignal an das Indexregister 126 und sorgt dafür, dass der auf den Datenleitungen des Systembusses 106 angeregte Indexwert im Indexregister 126 zwischengespeichert wird. Der Indexdekodierer 128 ist eine Dekodierschaltung, die den Indexwert des Indexregisters 128 dekodiert und entsprechend ein Aktivierungssignal auf einer der mit separaten Aktivierungseingängen der Konfigurationsregister 120Ah-120H gekoppelten Leitungen 140A-140H aktiviert. Wenn ein gewünschter Indexwert im Indexregister 126 gespeichert ist, können in das spezielle Konfigurationsregister 120A-120H, auf das der Indexdekodierer 128 zeigt (d. h. das aktivierte Konfigurationsregister), durch Ausführen eines I/O-Schreibzyklus bezogen auf einen Adressenplatz, der sich ein Wort außerhalb des Platzes der Adresse des Indexregisters 126 befindet, Konfigurationsdaten geschrieben werden. In Reaktion auf einen solchen I/O- Zyklus aktiviert die Steuereinheit 122 ein Schreib-Aktivierungssignal auf Leitung 142, das dafür sorgt, dass die Konfigurationsdaten vom Systembus 106 innerhalb des bestimmten Konfigurationsregisters 120A-120H gespeichert werden. Es können ähnliche I/O-Lesezyklen ausgeführt werden, die dafür sorgen, dass die Steuereinheit 122 (über Leitung 14) den Ausgang einer bestimmten Konfigurationsregistereinheit 120A-120H aktiviert, so das der Status des Konfigurationsregisters gelesen werden kann.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs des Konfigurationsplatzes 202 und des I/O-Platzes 204 des Computersystems 100. Wie in der Figur dargestellt, wird das Programmregister 124 an einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Konfigurationsplatzes des Computersystems 100 abgebildet. In dem dargestellten Beispiel wird ein Hexadezimalwert von 40 (40h) im Programmregister 124 gespeichert. Dadurch wird die I/O-Adresse des Index registers 126 zusammen mit der entsprechenden Adresse des Konfigurationsdatenregisters gesetzt. Das heißt, Zugriffe auf das Indexregister 126 müssen über die I/O-Adresse von 40h erfolgen, während Zugriffe auf das Konfigurationsdatenregister über die I/O-Adresse von 42h erfolgen müssen. Wenn der Wert 40h im Programmregister 124 gespeichert ist, führt ein I/O-Schreibzyklus bezogen auf den I/O-Platz von 40h zu einer Speicherung eines Indexwerts im Indexregister 126. Ein nachfolgender I/O-Schreibzyklus bezogen auf den Adressenplatz von 42h kann dann zum Schreiben von Konfigurationsdaten in das spezielle Konfigurationsregister 120A-120H, auf das der Indexwert zeigt, ausgeführt werden. Statusinformationen können auf ähnliche Weise aus den Konfigurationsregistern 120A-120H gelesen werden. Durch das Bereitstellen des Programmregisters 124 kann die Adresse des Indexregisters 126 und des entsprechenden Konfigurationsdatenregisters (das bei dieser Ausführungsform immer ein Wort außerhalb der spezifizierten Adresse des Indexregisters liegt) vom Benutzer programmiert werden, so dass der Systemprogrammierer Kollisionen mit anderen I/O-Peripherievorrichtungen, die vorbestimmte I/O-Adressenplätze belegen, vermeiden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass die innerhalb des Computersystems 100 abgebildete "Konfigurationsdatenregister"adresse zwar ein Wort außerhalb des Platzes der programmierten Adresse des Indexregisters 126 liegt, der Konfigurationsdatenregisterplatz aber an einem beliebigen Offset relativ zum Indexregister vorgesehen sein sollte. Ferner ist zwar das Programmregister 124 innerhalb des Konfigurationsplatzes des Computersystems 100 abgebildet, es ist jedoch auch möglich, das Programmregister 124 innerhalb des Speichers oder des I/O-Platzes des Computersystems 100 abzubilden.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass CAD-Tools zur Reduzierung der Steuereinheit 122 auf eine sequentielle logische Schaltung einsetzbar sind. Beispiele für CAD-Tools sind die Sprache Verilog sowie die die VHSIC- Hardware beschreibende Sprache.
Anhand der vorstehenden Beschreibung werden für Fachleute auf dem Gebiet zahlreiche Varianten und Modifikationen offensichtlich. Es sei z. B. darauf hingewiesen, dass jede beliebige Anzahl von Konfigurationsregistern innerhalb der Power-Management-Einheit vorgesehen sein kann. Die folgenden Patentansprüche sind dahingehend zu verstehen, dass sie sämtliche Änderungen und Modifikationen abdecken.

Claims

1. Power-Management-Einheit (104) für ein Computersystem (100) mit:

mehreren Konfigurationsregistern (120A-120H), die Konfigurationsinformationen zum Einstellen eines Betriebsmodus der Power-Management-Einheit speichern;

einem zum Aktivieren eines der mehreren Konfigurationsregister mit jedem der mehreren Konfigurationsregister gekoppelten Indexdekodierer (128);

einem mit dem Indexdekodierer gekoppelten Indexregister (126), das einen Indexwert speichert, mittels dessen gesteuert wird, welches der mehreren Konfigurationsregister vom Indexdekodierer aktiviert wird;

einem Programmregister (124) zum Speichern eines Werts, der einen Adressenplatz des Indexregisters anzeigt; und

einer mit dem Programmregister und dem Indexregister gekoppelten Steuereinheit (122), die dafür sorgt, dass ein Indexwert in Reaktion auf einen Schreibzyklus bezogen auf den Adressenplatz des Indexregisters in dem Indexregister zwischengespeichert wird.

2. Power-Management-Einheit nach Anspruch 1, bei der das Programmregister innerhalb eines Konfigurationsplatzes des Computersystems abgebildet ist.

3. Power-Management-Einheit nach Anspruch 1, bei der das Indexregister innerhalb eines I/O-Platzes des Computersystems abgebildet ist.

4. Power-Management-Einheit nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit ferner dafür sorgt, dass Konfigurationsdaten innerhalb des einen der mehreren Konfigurationsregister in Reaktion auf einen Schreibzyklus bezogen auf einen Konfigurationsdatenregisterplatz zwischengespeichert werden.

5. Power-Management-Einheit nach Anspruch 1, ferner mit einer mit den mehreren Konfigurationsregistern gekoppelten Power-Management- Steuereinheit (108), die mehrere Taktsteuerleitungen (111) zum Steuern der Frequenzen eines Systemtaktsignals und eines CPU-Taktsignals aufweist.

6. Power-Management-Einheit nach Anspruch 5, ferner mit einem mit der Power-Management-Steuereinheit gekoppelten Systemmonitor (107), der das Auftreten einer selektierten Systemaktivität detektiert.

7. Power-Management-Einheit nach Anspruch 1, bei der die Steuereinheit ferner ein Latching-Aktivierungssignal zum Programmregister aktiviert.

8. Computersystem mit:

einer Verarbeitungseinheit (102);

einem mit der Verarbeitungseinheit gekoppelten Systembus (106); und

einer mit dem Systembus gekoppelten Power-Management-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Verfahren zum Zugreifen auf mehrere Konfigurationsregister (120A- 120H) innerhalb einer Power-Management-Einheit (104) eines Computersystems mit folgenden Schritten:

Speichern eines Werts in einem einen Adressenplatz eines Indexregisters (126) anzeigenden Programmregister (124);

Speichern eines Indexwerts in dem Indexregister durch Ausführen eines Schreibzyklus bezogen auf den Adressenplatz des Indexregisters;

Aktivieren eines der mehreren Konfigurationsregister entsprechend dem Indexwert; und

Schreiben von Konfigurationsdaten in eines der mehreren Konfigurationsregister.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des Speicherns eines Werts im Programmregister den Schritt des Ausführens eines Schreibzyklus innerhalb eines Konfigurationsadressenplatzes des Computersystems umfasst.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt des Speicherns eines Indexwerts im Indexregister den Schritt des Ausführens eines Schreibzyklus innerhalb eines I/O-Adressenplatzes des Computersystems umfasst.