JP2000214967A - Low-electric-power information processor - Google Patents

Low-electric-power information processor

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JP2000214967A
JP2000214967A JP11307990A JP30799099A JP2000214967A JP 2000214967 A JP2000214967 A JP 2000214967A JP 11307990 A JP11307990 A JP 11307990A JP 30799099 A JP30799099 A JP 30799099A JP 2000214967 A JP2000214967 A JP 2000214967A
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channel mosfet
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circuit
processing apparatus
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修 西井
Sukeyuki Miyazaki
祐行 宮▲崎▼
Kiyoo Ito
清男 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a leakage current when the processor is in operation by controlling the operation by the blocks of a circuit with an instruction signal. SOLUTION: An instruction decoder 102 inputs the instruction signal 101 and makes a decision according to information showing whether or not a circuit block 104 is used. According to the decision result of the instruction decoder 102, an operation mode for determining whether the leakage current of the circuit block 104 is large or small is indicated by using a signal 103. Namely, when the instruction indicated by the instruction signal 101 uses the circuit block 104, an operation mode wherein the leakage current is large is indicated and a circuit which does not decrease in speed is placed in operation; when the instruction indicated by the instruction signal 101 does not use the circuit block 104, an operation wherein the leakage current is small is indicated to reduce the leakage current.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はCMOS集積回路に
属する。
The present invention relates to a CMOS integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報処理装置の電力を削減する目的で知
られる従来技術は 1 CMOS設計でのレシオレス 2 スリープ/スタンバイ状態とそのときのクロック停
止 である。項番1は、CMOSのゲートは入力がハイレベ
ルあるいはローレベルのときにはサブスレッショルドリ
ーク電流以外消費しないことである。なお、本願中「リ
ーク電流」の用語はサブスレッショルドリーク電流、す
なわち、CMOSゲートの入力がハイレベルあるいはロ
ーレベルに確定した状態での定常的リーク電流を指すこ
とにする。したがって、項番1と2を実施することによ
ってスリープ/スタンバイ状態ではCMOS回路の充放
電電流と貫通電流を削減することが可能であるが、リー
ク電流は削減しない。
2. Description of the Related Art The prior arts known for the purpose of reducing the power of an information processing apparatus are: (1) ratioless in a CMOS design; (2) a sleep / standby state and a clock stop at that time. The item number 1 is that the CMOS gate does not consume anything other than the sub-threshold leakage current when the input is at the high level or the low level. In the present application, the term “leak current” refers to a sub-threshold leak current, that is, a steady leak current in a state where the input of the CMOS gate is determined to be at a high level or a low level. Therefore, by executing the items 1 and 2, the charge / discharge current and the through current of the CMOS circuit can be reduced in the sleep / standby state, but the leak current is not reduced.

【0003】文献1998年9月STARCシンポジウ
ム講演予稿集(開催地: 京都), pp.100-109において、リ
ーク電流に関して記載されている。
[0003] A leak current is described in the September 1998 STARC Symposium Proceedings (Kyoto), pp. 100-109.

【0004】リーク電流はMOSトランジスタのしきい
値電圧によって決まる。MOSトランジスタのしきい値
電圧が小さいほどリーク電流は大きくなるという関係が
ある。該文献p.103によれば、100万トランジスタの回路
で温度125℃の場合、しきい値電圧が0.3Vのときにはリ
ーク電流は5mAであるのに対し、しきい値電圧が0.1Vの
ときにはリーク電流は1Aという大きな値になるという図
が示されている。一方、電源電圧をVcc、しきい値電圧
をVtとすると、MOSトランジスタの駆動電流は(Vcc-V
t)の2乗に比例することが知られているので、動作スピ
ードをあげようとする場合と、しきい値電圧は低く設定
する必要があり、リーク電流は増加する。
[0004] The leakage current is determined by the threshold voltage of the MOS transistor. There is a relationship that the smaller the threshold voltage of the MOS transistor is, the larger the leak current is. According to the document p.103, when the threshold voltage is 0.3 V and the leakage current is 5 mA in the case of a circuit of 1 million transistors and the temperature is 125 ° C., the leakage current is 0.1 mA when the threshold voltage is 0.1 V. The figure shows that the current has a large value of 1A. On the other hand, if the power supply voltage is Vcc and the threshold voltage is Vt, the drive current of the MOS transistor is (Vcc-V
Since it is known that the threshold voltage is proportional to the square of t), it is necessary to set the threshold voltage low when increasing the operation speed, and the leakage current increases.

【0005】このリーク電流を削減する技術が1995
年6月電子情報通信学会技術報告ICD95-41, pp.1-8に記
載されている。記載では、非動作時のリーク電流を低減
するために、通常の論理回路に加えて高いしきい値のM
OSトランジスタを電源スイッチとして設けている。ま
た、前記STARCシンポジウム講演予稿集文献にも、
高いしきい値のMOSトランジスタをスタンバイ時の回
路遮断に用いることが記載されている。
A technique for reducing the leak current is disclosed in 1995.
June, IEICE Technical Report ICD95-41, pp.1-8. In the description, in order to reduce the leakage current during non-operation, a high threshold M
An OS transistor is provided as a power switch. In addition, the above STARC Symposium lecture proceedings
It is described that a MOS transistor having a high threshold value is used to shut off a circuit at the time of standby.

【0006】また、IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRC
UITS, VOL.31, NO.11(1996年11月)には、スタンバ
イ時ではMOSトランジスタの基板バイアスを制御して
そのしきい値電圧を高くして、非動作時のリーク電流を
低減することが記載されている。
[0006] Also, IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRC
UITS, VOL.31, NO.11 (November 1996) requires controlling the substrate bias of a MOS transistor during standby to increase its threshold voltage and reduce leakage current during non-operation. Is described.

【0007】また、特開平8−274620号公報には
CMOSのリーク電流を低減して消費電力を削減するた
め、基板電位を制御してMOSトランジスタのしきい値
電圧を高くしたモードを有するLSIが開示されてい
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-274620 discloses an LSI having a mode in which the threshold voltage of a MOS transistor is increased by controlling the substrate potential in order to reduce the leakage current of the CMOS and reduce the power consumption. It has been disclosed.

【0008】しかし、これらの文献においてはこのよう
なリーク電流の制御開始、終了がどのように行われるか
開示されていない、あるいは回路の実行する動作(命
令)とは無関係な割り込み制御あるいはモード制御によ
って行われるものである。すなわち、回路の動作(演算
等)を制御する制御系とは別に回路の消費電力制御する
制御系が設けられていた。
However, these documents do not disclose how to start and end the control of such a leak current, or interrupt control or mode control unrelated to the operation (instruction) executed by the circuit. It is done by. That is, a control system for controlling the power consumption of the circuit is provided separately from the control system for controlling the operation (calculation and the like) of the circuit.

【0009】一方、プロセッサを低電力化するための別
技術が特開平10−20959号に開示されている。本
公知例では命令コードの中に電力制御フィールドを設
け、マイクロプロセッサは電力制御フィールドをデコー
ドして、必要な機能ブロックのみを動作させる。しか
し、電力制御の方法として電源供給を制御する方法とク
ロック信号の供給を制御する方法があると述べている。
On the other hand, another technique for lowering the power of a processor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-20959. In this known example, a power control field is provided in the instruction code, and the microprocessor decodes the power control field and operates only necessary functional blocks. However, it states that there are a method of controlling power supply and a method of controlling supply of a clock signal as power control methods.

【0010】しかし、電源供給を制御する具体的回路は
示されておらず、またCMOSゲートの入力がハイレベ
ルあるいはローレベルに確定した状態でも流れる定常的
リーク電流については何ら記載されていない。
However, no specific circuit for controlling power supply is shown, and no description is made of a steady-state leakage current flowing even when the input of the CMOS gate is set to a high level or a low level.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】リーク電流が無視でき
ないCMOS論理回路、特にプロセッサにおいては動作
時のリーク電流を削減する技術は従来知られていなかっ
た。従来のリーク電流を削減するための諸文献は、プロ
セッサ全体が非使用時、スタンバイ時といった特別な状
態に限られ、プロセッサの演算処理と関連づけてリーク
電流を自動的に低減させるような仕組みについては検討
されていなかった。
A technique for reducing a leakage current during operation of a CMOS logic circuit in which a leakage current cannot be ignored, especially a processor, has not been known. Conventional literature for reducing leak current is limited to special states such as when the entire processor is not in use or in standby mode. Regarding mechanisms that automatically reduce leak current in connection with the arithmetic processing of the processor, Had not been considered.

【0012】本発明が解決しようとする課題はプロセッ
サの動作時のリーク電流を低減することにある。
An object of the present invention is to reduce leakage current during operation of a processor.

【0013】特に動作スピードを増加させるためにCM
OSのしきい値が低い場合、上記リーク電流の低減は消
費電力の低減にとり大きな意味をもつ。その事情は前記
のSTARCシンポジウム講演予稿集に示されるとおり
100万トランジスタの回路で温度125℃の場合、しきい値
が0.1Vのときにはリーク電流は1Aという大きな値になる
という関係があるからである。今日、微細度の高いLSI
が100万トランジスタ以上の集積度を有していることは
すでに広く知られる。
In particular, to increase the operation speed, the CM
When the threshold value of the OS is low, the reduction of the leak current has a significant meaning in reducing the power consumption. The circumstances are as shown in the above-mentioned STARC symposium proceedings.
This is because, when the temperature is 125 ° C. in a circuit with one million transistors, the leakage current has a large value of 1 A when the threshold value is 0.1 V. Today, LSI with high fineness
It is widely known that has a density of over one million transistors.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】命令セットに含まれる命
令信号によって少なくとも1つの回路ブロックが使用さ
れる複数の回路ブロックを有する情報処理装置におい
て、命令信号をデコードして回路ブロックがその命令信
号で使用されるか否かを判定し、使用される回路ブロッ
クについては大きなリーク電流(CMOSを形成するP
MOSまたはNMOSのゲート・ソース間電圧が0Vで
ある場合に、CMOSの直列結合されたソース・ドレイ
ン経路に流れる電流)が流れることを許容し、使用され
ない回路ブロックについてはより小さなリーク電流にな
るように制限する。
In an information processing apparatus having a plurality of circuit blocks in which at least one circuit block is used by an instruction signal included in an instruction set, an instruction signal is decoded and the circuit block is decoded by the instruction signal. It is determined whether the circuit block is used or not.
When the voltage between the gate and the source of the MOS or NMOS is 0 V, the current flowing in the series-coupled source-drain path of the CMOS is allowed to flow, and a smaller leak current is provided for the unused circuit block. Restrict to

【0015】特にパイプライン制御が実行される情報処
理装置においては、リーク電流を制御する制御信号がパ
イプラインステージに同期して伝達される。これによ
り、演算処理されるパイプラインステージにある回路ブ
ロックについては大きなリーク電流が流れることが許容
され、そのパイプラインステージの終了とともに小さな
リーク電流に制限するように制御される。
Particularly, in an information processing apparatus in which pipeline control is performed, a control signal for controlling a leak current is transmitted in synchronization with a pipeline stage. As a result, a large leak current is allowed to flow in the circuit block in the pipeline stage where the arithmetic processing is performed, and control is performed so as to limit the leak current to a small leak current when the pipeline stage ends.

【0016】さらに、この場合はリーク電流制御を回路
ブロックの演算処理に先だって行うことにより、リーク
電流制御のための過渡状態が演算処理に影響を与えない
ように配慮している。
Further, in this case, the leak current control is performed prior to the arithmetic processing of the circuit block, so that a transient state for the leak current control does not affect the arithmetic processing.

【0017】回路ブロックの1つの例はALU(算術論
理ユニット)であり、ALUを使用する命令を実行する
場合には、ALUのリーク電流の大きいモードを指定す
る。ALUを使用しない命令を実行する場合はALUの
リーク電流の小さいモードを指定する。判定回路は命令
がALUを使用するか否かの情報に基づいてALUのリ
ーク電流の大小に関する指示信号を出せばよく、命令デ
コードを行うことに帰着する。
One example of a circuit block is an ALU (arithmetic logic unit). When an instruction using the ALU is executed, a mode in which the ALU has a large leak current is specified. When an instruction not using the ALU is executed, a mode in which the leak current of the ALU is small is specified. The determination circuit only needs to output an instruction signal regarding the magnitude of the leak current of the ALU based on the information on whether or not the instruction uses the ALU, which results in decoding the instruction.

【0018】回路ブロックの別の1つの例はFPU(浮
動小数点演算器)であり、この回路ブロックは命令信号
がFPU命令を実行する場合に使用される。別の1つの
例はデータメモリであり、命令信号がロード動作(デー
タメモリからのリード)あるいはストア動作(データメ
モリへのライト)を含むときにのみ使用される。
Another example of a circuit block is an FPU (floating point arithmetic unit), which is used when an instruction signal executes an FPU instruction. Another example is a data memory, which is used only when the instruction signal includes a load operation (read from data memory) or a store operation (write to data memory).

【0019】以上、回路ブロックが動作を必要とすると
きにはリーク電流が大なるモードを適用し、動作を必要
としないときにはリーク電流が小なるモードを適用し、
無駄に発生しているリーク電流を削減する。
As described above, the mode in which the leak current is large is applied when the circuit block requires operation, and the mode in which the leak current is small is applied when the circuit block does not require operation.
Reduce unnecessary leakage current.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1は本発明を用い
た実施例を最も簡素な形で書き表したものである。10
1は16ビットの命令信号である。104は1個の回路
ブロックである。102は命令信号101を入力とし回
路ブロック104の使用有無の情報に基づき判定を行う
命令デコーダである。該命令デコーダ102の判定結果
に基づき、信号103を用いて回路ブロック104のリ
ーク電流の大小を決定する動作モードを指示する。すな
わち、命令信号101によって示される命令が回路ブロ
ック104を使用する場合にはリーク電流が大なる動作
モードを指示し、速度低下のない回路の動作をさせ、命
令信号101によって示される命令が回路ブロック10
4を使用しない場合にはリーク電流が小なる動作モード
を指示しリーク電流を低減する。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment using the present invention in the simplest form. 10
1 is a 16-bit instruction signal. 104 is one circuit block. Reference numeral 102 denotes an instruction decoder which receives the instruction signal 101 and makes a determination based on information on whether or not the circuit block 104 is used. Based on the determination result of the instruction decoder 102, an operation mode for determining the magnitude of the leakage current of the circuit block 104 is instructed using the signal 103. That is, when the instruction indicated by the instruction signal 101 uses the circuit block 104, the instruction indicating the operation mode in which the leakage current is large is performed, the circuit operates without speed reduction, and the instruction indicated by the instruction signal 101 is output from the circuit block 104. 10
When 4 is not used, an operation mode in which the leak current is small is instructed to reduce the leak current.

【0021】(実施例2)図2は別の実施例であり、複
数の回路ブロックを有する例である。201は16ビッ
トの命令信号である。208、209、210は3個の
回路ブロックである。202、203、204は命令信
号201を入力とし、それぞれ回路ブロック208、2
09、210の使用有無の情報に基づき判定を行う命令
デコーダである。回路ブロック208、209、210
のリーク電流の大小を決定する動作モードを指示する信
号は該命令デコーダ202、203、204の判定結果
信号205、206、207に基づいて制御される。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows another embodiment, which has a plurality of circuit blocks. 201 is a 16-bit instruction signal. 208, 209 and 210 are three circuit blocks. 202, 203, and 204 receive the command signal 201 as input,
It is an instruction decoder that makes a determination based on the information on whether or not 09 and 210 are used. Circuit blocks 208, 209, 210
The signal instructing the operation mode for determining the magnitude of the leakage current is controlled based on the determination result signals 205, 206, 207 of the instruction decoders 202, 203, 204.

【0022】その制御を回路ブロック208について説
明する。信号201によって示される命令が回路ブロッ
ク208を使用する場合にはリーク電流が大なる動作モ
ードを指示し速度低下のない回路の動作をさせ、命令信
号201によって示される命令が回路ブロック208を
使用しない場合にはリーク電流が小なる動作モードを指
示しリーク電流を低減する。回路ブロック209、21
0に対しても同様である。回路ブロック208、20
9、210の使用/非使用に関する条件式は一般にそれ
ぞれ別個であるから、その相異なる動作モードの指令を
行うため、別個に命令デコーダ202、203、204
が必要である。
The control will be described for the circuit block 208. When the instruction indicated by the signal 201 uses the circuit block 208, an operation mode in which the leakage current is large is instructed to operate the circuit without speed reduction, and the instruction indicated by the instruction signal 201 does not use the circuit block 208. In such a case, an operation mode in which the leak current is small is instructed to reduce the leak current. Circuit blocks 209, 21
The same applies to 0. Circuit blocks 208, 20
Since the conditional expressions relating to the use / non-use of the elements 9 and 210 are generally different from each other, the instruction decoders 202, 203 and 204 are separately provided in order to instruct their different operation modes.
is necessary.

【0023】図3は図2に説明する回路が採用する命令
セットと、その命令が回路ブロックのいずれを使用する
かを示した表である。301から311は命令セットの
中のそれぞれの命令を示す。列312は命令の名称であ
る。ここでは簡単のため命令1(301)から命令11
(311)と記載しているが、一例を挙げれば1つの命令
は加算命令であり、1つの命令はロード命令であり、1
つの命令は分岐命令である。
FIG. 3 is a table showing an instruction set employed by the circuit described in FIG. 2 and which of the circuit blocks the instruction uses. Reference numerals 301 to 311 indicate respective instructions in the instruction set. Column 312 is the name of the instruction. Here, for simplicity, instructions 1 (301) to 11
(311), one example is an addition instruction, one instruction is a load instruction, and 1
One instruction is a branch instruction.

【0024】列313は各命令が回路ブロック1(20
8)を使用するかを示す。欄にYと記入してある場合、
使用することを示す。欄にNと記入してある場合、使用
しないことを示す。回路ブロック1(208)は命令1
と命令10により使用される。同様に列314は各命令
が回路ブロック2(209)を使用するかを示す。列3
15は各命令が回路ブロック3(210)を使用するか
を示す。
The column 313 indicates that each instruction is in the circuit block 1 (20
8) is used. If Y is entered in the field,
Indicates use. When N is entered in the column, it indicates that it is not used. The circuit block 1 (208) is the instruction 1
And used by instruction 10. Similarly, column 314 indicates whether each instruction uses circuit block 2 (209). Row 3
Reference numeral 15 indicates whether each instruction uses the circuit block 3 (210).

【0025】図4は命令デコーダ204の構成例を示し
たものである。例えば、図3、列315に示されるよう
に、回路ブロック2(209)は命令2、5、6、7、
11で使用される。デコーダ204は命令2、5、6、
7、11をデコードし、出力信号206に1を出力す
る。401、402、403はインバータ(論理反転
器)である。404は2入力OR(論理和)ゲートであ
る。405は3入力OR(論理和)ゲートである。40
6、407は3入力AND(論理積)ゲートである。4
08は4入力AND(論理積)ゲートである。
FIG. 4 shows a configuration example of the instruction decoder 204. For example, as shown in FIG. 3, column 315, circuit block 2 (209) includes instructions 2, 5, 6, 7,
Used at 11. The decoder 204 has instructions 2, 5, 6,
7 and 11 are decoded, and 1 is output to the output signal 206. Reference numerals 401, 402, and 403 are inverters (logic inverters). Reference numeral 404 denotes a two-input OR (logical sum) gate. Reference numeral 405 denotes a three-input OR (logical sum) gate. 40
Reference numerals 6 and 407 denote three-input AND (logical product) gates. 4
08 is a 4-input AND (logical product) gate.

【0026】組合せ論理の基礎的知識を用いてこの回路
の動作は理解できるであろう。ゲート406の出力40
9は命令信号[15:13]=001なるときに1になる、つまり
命令2(302)をデコードしている。同様にゲート4
07の出力410は命令5―7(305―307)をデ
コードしている。同様にゲート408の出力411は命
令11(311)をデコードしている。
The operation of this circuit can be understood with the basic knowledge of combinatorial logic. Output 40 of gate 406
9 is 1 when the instruction signal [15:13] = 001, that is, decodes the instruction 2 (302). Gate 4 as well
The output 410 of 07 decodes the instruction 5-7 (305-307). Similarly, output 411 of gate 408 decodes instruction 11 (311).

【0027】ゲート405の出力206は信号409、
410、411の論理和をとることにより命令2、5、
6、7、11をデコードする。つまり命令信号201が
命令2、5、6、7、11のときに信号206は1にな
る。
The output 206 of the gate 405 is the signal 409,
By taking the logical sum of 410, 411, instructions 2, 5,
6, 7, and 11 are decoded. That is, the signal 206 becomes 1 when the command signal 201 is the command 2, 5, 6, 7, or 11.

【0028】(実施例3)図5は別の実施例を示す。こ
の実施例にて、プロセッサはパイプライン制御方式を用
いている。パイプライン制御方式では、演算器はパイプ
ラインステージ毎に存在し、パイプラインステージ間に
はタイミングラッチを置くことを特徴とする。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows another embodiment. In this embodiment, the processor uses a pipeline control method. The pipeline control method is characterized in that a computing unit is provided for each pipeline stage, and a timing latch is provided between the pipeline stages.

【0029】529―532はパイプラインステージ
(パイプラインステージの表示は物理的には存在せず、
説明のために記載したものである)を示す。501は命
令信号である。502、503は命令デコーダである。
504、506、508、513―518、519、5
21、525ー528はタイミングラッチである。50
5、507、509は回路ブロックであり、命令デコー
ダ502によって使用有無が判定される。また505、
507、509はそれぞれパイプラインステージ53
0、531、532で使用されるハードウェアである。
520、522は回路ブロックであり、命令デコーダ5
03によって使用有無が判定される。また520、52
2はそれぞれパイプラインステージ530、531で使
用されるハードウェアである。
529-532 are pipeline stages
(The indication of the pipeline stage does not physically exist,
Which is described for explanation). 501 is an instruction signal. 502 and 503 are instruction decoders.
504, 506, 508, 513-518, 519, 5
21, 525-528 are timing latches. 50
5, 507 and 509 are circuit blocks, and the instruction decoder 502 determines whether or not they are used. 505,
507 and 509 are respectively pipeline stages 53
0, 531, and 532.
520 and 522 are circuit blocks, and the instruction decoder 5
03 is used to determine the use. 520, 52
Reference numeral 2 denotes hardware used in the pipeline stages 530 and 531, respectively.

【0030】命令デコーダ502に対応する回路ブロッ
クでパイプライン制御されるデータは、504から50
5、506、507、508、509を経由して処理さ
れる。命令デコーダ503に対応する回路ブロックで、
パイプライン制御される別のデータは519から52
0、521、522を経由して処理される。510、5
11、512、523、524は2入力OR(論理和)
ゲートである。
The data controlled by the pipeline in the circuit block corresponding to the instruction decoder 502 is from 504 to 50.
5, 506, 507, 508, and 509. A circuit block corresponding to the instruction decoder 503,
Another data pipeline controlled is 519 to 52
0, 521, and 522. 510,5
11, 512, 523 and 524 are two-input OR (logical sum)
The gate.

【0031】図6は図5に示す回路のタイミング図であ
る。横軸は時間を示す。ある期間(600)で命令信号
501は演算Aを示す。期間600の時間長は1クロッ
クとする。このときプロセッサはパイプライン制御を行
い、期間601で回路ブロックA1(505)を用いる
(演算505が行われると説明するとわかりよい)。期間
602で回路ブロックA2(507)を用いる。期間60
3で回路ブロックA3(509)を用いる。このときに命
令デコーダ502の出力する使用指示信号はパイプライ
ン伝達され、図中の513−518の信号波形となる。
その結果、回路ブロックA1(505)、A2(506)、
A3(507)には1.5クロック時間のHigh信号が印加さ
れる。この1.5クロックのうち最初の0.5クロックは回路
ブロックを低リーク状態から高リーク状態に遷移させる
ための過渡状態として必要な時間を含む。
FIG. 6 is a timing chart of the circuit shown in FIG. The horizontal axis indicates time. In a certain period (600), the instruction signal 501 indicates the operation A. The time length of the period 600 is one clock. At this time, the processor performs pipeline control, and uses the circuit block A1 (505) in the period 601.
(It is easy to understand that the operation 505 is performed). In the period 602, the circuit block A2 (507) is used. Period 60
3 uses the circuit block A3 (509). At this time, the use instruction signal output from the instruction decoder 502 is transmitted through the pipeline, and has the signal waveforms 513 to 518 in the drawing.
As a result, the circuit blocks A1 (505), A2 (506),
A3 (507) is supplied with a High signal for 1.5 clock times. The first 0.5 clock of the 1.5 clocks includes a time necessary as a transition state for transitioning the circuit block from the low leak state to the high leak state.

【0032】(実施例4)図7は本発明を用いた別の1
つの実施例であり、単一命令多重データ型プロセッサに
適用した例である。この実施例では32ビット幅の演算
器を4つ並列に有しているが、該演算器のうち0−4個
が用いられ、用いられる個数は命令によって異なる。
(Embodiment 4) FIG. 7 shows another embodiment using the present invention.
One embodiment is an example applied to a single instruction multiple data type processor. In this embodiment, four arithmetic units having a 32-bit width are provided in parallel. However, 0-4 of the arithmetic units are used, and the number used differs depending on the instruction.

【0033】4つの32ビット幅の演算器は710−7
13である。710、711、712、713にはそれ
ぞれ内部処理用にビット番号127−96、95−6
4、63−32、31−0が割り当てられている。
The four 32-bit arithmetic units are 710-7.
Thirteen. 710, 711, 712, and 713 have bit numbers 127-96 and 95-6 for internal processing, respectively.
4, 63-32 and 31-0 are assigned.

【0034】ある命令では128ビット演算を行い、 dest[127:0] = src1[127:0] op src2[127:0] という演算を行う。ここでsrc1, src2とは演算の入力デ
ータであり、destは演算結果の代入される場所を示す。
[a:b]とはビット番号aからbという記法である。opとは
演算を一般化したもので、例えば加算ならopを「+」に
置換すればよい。この場合演算器710−713は4つ
とも使用される。
In one instruction, a 128-bit operation is performed, and the operation of dest [127: 0] = src1 [127: 0] op src2 [127: 0] is performed. Here, src1 and src2 are input data of the operation, and dest indicates a place where the operation result is substituted.
[a: b] is a notation from bit numbers a to b. The op is a generalization of the operation. For example, in the case of addition, op may be replaced with “+”. In this case, all four arithmetic units 710-713 are used.

【0035】別の命令では32ビット演算を行い、 dest[31:0] = src1[31:0] op src2[31:0] という演算を行う。この場合演算器713は使用される
が演算器710−712は使用されない。
In another instruction, a 32-bit operation is performed, and the operation of dest [31: 0] = src1 [31: 0] op src2 [31: 0] is performed. In this case, computing unit 713 is used, but computing units 710-712 are not used.

【0036】701は命令信号である。702−705
は命令デコーダである。命令デコーダ702−705は
それぞれの命令に対して演算器710−711が用いら
れるか否かをデコードする。使用される場合には演算器
710−713に対して4本の制御信号線706−70
9を用いて低リーク状態の動作モードの指示を出す。
701 is a command signal. 702-705
Is an instruction decoder. Instruction decoders 702 to 705 decode whether or not arithmetic units 710 to 711 are used for each instruction. When used, four control signal lines 706-70 are connected to arithmetic units 710-713.
9 to issue an instruction for an operation mode in the low leak state.

【0037】各回路ブロックに対してリーク電流を制御
する手段については、回路図レベルでの具体例を以下、
説明する。
The means for controlling the leak current for each circuit block will be described below with reference to a specific example at the circuit diagram level.
explain.

【0038】図8はリーク電流制御手段の例の1つであ
る。801−803はPMOSである。804−806
はNMOSである。ここでPMOS802とNMOS8
04の組、あるいはPMOS803とNMOS805の
組はCMOSインバータを形成している。これら2個の
インバータは、説明上回路ブロックの内部回路の代表と
して記載したものである。PMOS802、803のソ
ース端子の接続されるノード809(ローカルな正電源
線)はPMOS801を介して正電源に接続されてい
る。また、NMOS804、805のソース端子の接続
されるノード810(ローカルなグラウンド線)はNM
OS806を介してグラウンドに接続されている。ま
た、PMOSトランジスタ802、803の基板電位は
ローカルな正電源線809に、NMOSトランジスタ8
04、805の基板電位はローカルなグラウンド線81
0に接続されている。MOSトランジスタ801、80
6はスイッチMOSトランジスタとして作用する。もち
ろん、 MOSトランジスタ801、806のいずれか
だけを設けるようにしても、スイッチMOSトランジス
タとして作用できる。
FIG. 8 shows an example of the leak current control means. Reference numerals 801 to 803 denote PMOSs. 804-806
Is an NMOS. Here, PMOS 802 and NMOS 8
The set of 04 or the set of PMOS 803 and NMOS 805 forms a CMOS inverter. These two inverters are described as representatives of the internal circuit of the circuit block for explanation. A node 809 (local positive power supply line) to which the source terminals of the PMOSs 802 and 803 are connected is connected to a positive power supply via the PMOS 801. A node 810 (local ground line) to which the source terminals of the NMOSs 804 and 805 are connected is NM
It is connected to ground via OS 806. The substrate potential of the PMOS transistors 802 and 803 is connected to the local positive power supply line 809 by the NMOS transistor 8.
04, 805 is a local ground line 81
Connected to 0. MOS transistors 801 and 80
6 functions as a switch MOS transistor. Of course, even if only one of the MOS transistors 801 and 806 is provided, it can function as a switch MOS transistor.

【0039】PMOS801のしきい値電圧VtpはPM
OS802、803のしきい値電圧より1V高い(つま
りリークしにくい)。NMOS806のしきい値電圧Vtn
はNMOS804、805のしきい値電圧より1V高い
(つまりリークしにくい)。このしきい値の差がない場
合にはスイッチMOSトランジスタ801、806をオ
フ状態に制御してもスイッチMOSトランジスタ80
1、806自体のリーク電流が内部回路のリーク電流と
比べて小さくならないので、電力削減の効果はない。
The threshold voltage Vtp of the PMOS 801 is PM
It is higher by 1 V than the threshold voltage of the OSs 802 and 803 (that is, hardly leaks). The threshold voltage Vtn of the NMOS 806
Is 1 V higher than the threshold voltages of the NMOSs 804 and 805 (that is, hardly leaks). When there is no difference between the threshold values, even if the switch MOS transistors 801 and 806 are turned off, the switch MOS transistor 80
1, 806 itself does not have a smaller leak current than the internal circuit leak current, so there is no power reduction effect.

【0040】リーク電流削減のため、制御信号808に
よりリーク電流削減の指示がされる。この例では、Lo
wが低リーク指示、Highが高リーク指示である。制
御信号808はNMOS806のゲートを制御し、また
その論理反転信号(インバータ807の出力)はPMOS
801のゲートを制御する。ゆえに制御信号808がL
owのときには、リークしにくいMOSトランジスタ8
01,806が低リーク(より強いオフ状態)となるの
で、リーク電流を削減することができる。
In order to reduce the leak current, a control signal 808 instructs to reduce the leak current. In this example, Lo
w is a low leak instruction, and High is a high leak instruction. The control signal 808 controls the gate of the NMOS 806, and its logical inversion signal (the output of the inverter 807) is
The gate of 801 is controlled. Therefore, when the control signal 808 is L
In the case of ow, the MOS transistor 8 which does not easily leak
Since 01,806 has low leakage (stronger off state), leakage current can be reduced.

【0041】図9はリーク電流制御手段の別の1例であ
る。図9の901−910は、それぞれ図8の801−
810と同一なので説明は省略する。図8の回路との相
違点はPMOS902、903の基板電位がローカルな
正電源線909でなく、真の正電源線912に接続され
ていること、およびNMOS904、905の基板電位
がローカルなグラウンド線910でなく、真のグラウン
ド線913に接続されていることである。
FIG. 9 shows another example of the leak current control means. 901-910 of FIG. 9 are respectively 801-910 of FIG.
The description is omitted because it is the same as 810. 8 is that the substrate potentials of the PMOSs 902 and 903 are connected to the true positive power supply line 912 instead of the local positive power supply line 909, and the substrate potentials of the NMOSs 904 and 905 are local ground lines. 910, and is connected to a true ground line 913.

【0042】この構造をとる場合にはスイッチMOSト
ランジスタ901、906がオフ状態となったモードで
ローカルな正電源線909、ローカルなグラウンド線9
10がそれぞれ真の正電源線912、真のグラウンド線
913との間で電源ドロップを起こすので、その分基板
電位バイアス効果が発生し、内部のインバータ自体でも
リーク電流を削減する効果が併せて得られるという利点
がある。
In this structure, the local positive power supply line 909 and the local ground line 9 are set in a mode in which the switch MOS transistors 901 and 906 are turned off.
10 causes a power supply drop between the true positive power supply line 912 and the true ground line 913, respectively, so that the substrate potential bias effect is generated and the effect of reducing the leak current is also obtained by the internal inverter itself. There is an advantage that it can be.

【0043】図10はリーク電流制御手段のさらに別の
1例である。PMOS1001、1002の基板電位は
PMOS基板バイアス発生回路1005によって制御さ
れる。同様にNMOS1003、1004の基板電位は
NMOS基板バイアス発生回路1006によって制御さ
れる。内部の2個のインバータが回路ブロックの内部回
路の代表として記載してあることは図8と同じである。
PMOSの基板電位は高いほどリーク電流は少ない。N
MOSの基板電位は低いほどリーク電流は少ない。1例
としては、リーク電流が大なる動作モードではPMOS
基板電位は正電源電位、NMOS基板電位はグラウンド
電源電位とし、リーク電流が小なる動作モードではPM
OS基板電位は正電源電位+1.0V、NMOSの基板電位はグ
ラウンド電源電位-1.0Vとする。
FIG. 10 shows still another example of the leak current control means. The substrate potentials of the PMOSs 1001 and 1002 are controlled by a PMOS substrate bias generation circuit 1005. Similarly, the substrate potentials of the NMOSs 1003 and 1004 are controlled by an NMOS substrate bias generation circuit 1006. It is the same as FIG. 8 that two internal inverters are described as representatives of the internal circuit of the circuit block.
The higher the substrate potential of the PMOS, the smaller the leakage current. N
The lower the substrate potential of the MOS, the smaller the leak current. For example, in an operation mode in which the leakage current is large, a PMOS transistor is used.
The substrate potential is a positive power supply potential, and the NMOS substrate potential is a ground power supply potential.
The OS substrate potential is a positive power supply potential +1.0 V, and the NMOS substrate potential is a ground power supply potential -1.0 V.

【0044】また基板に用いられるのはSOIでもよ
い。SOI構造を取ることにより、ゲート下の空乏層の
容量が小さくなり、テーリング係数(Vgs-logIds)特性の
傾きの逆数) を減少させ、サブスレッショルド電流をよ
り低減出来るからである。
Further, SOI may be used for the substrate. By adopting the SOI structure, the capacity of the depletion layer below the gate is reduced, the tailing coefficient (reciprocal of the slope of the Vgs-logIds characteristic) is reduced, and the subthreshold current can be further reduced.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば回路ブロ
ック毎に命令信号で動作を制御し、プロセッサの動作時
のリーク電流を低減することができる。特に動作スピー
ドを増加させるためにCMOSのしきい値が低い場合、上記
リーク電流の低減は消費電力の低減にとり大きな意味を
もつ。
As described above, according to the present invention, the operation can be controlled by the instruction signal for each circuit block, and the leakage current during the operation of the processor can be reduced. In particular, when the threshold value of the CMOS is low in order to increase the operation speed, the reduction of the leak current has a great significance in reducing the power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】1つの回路ブロックを有する実施例のブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment having one circuit block.

【図2】3つの回路ブロックを有する実施例のブロック
図。
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment having three circuit blocks.

【図3】図2で示す例での命令セット表。FIG. 3 is an instruction set table in the example shown in FIG. 2;

【図4】図2で示す例での命令デコーダ203の論理回
路図。
FIG. 4 is a logic circuit diagram of the instruction decoder 203 in the example shown in FIG.

【図5】パイプライン型プロセッサに本発明を適用した
実施例のブロック図。
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a pipeline type processor.

【図6】図5で示す例での1つの命令が実行される場合
のタイミング図。
6 is a timing chart when one instruction in the example shown in FIG. 5 is executed.

【図7】単一命令多重データ型プロセッサに本発明を適
用した実施例のブロック図。
FIG. 7 is a block diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a single instruction multiple data type processor.

【図8】リーク電流制御手段の回路図。FIG. 8 is a circuit diagram of a leakage current control unit.

【図9】リーク電流制御手段の回路図。FIG. 9 is a circuit diagram of a leakage current control unit.

【図10】リーク電流制御手段の回路図。FIG. 10 is a circuit diagram of a leakage current control unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101―命令信号、102―判定回路、103―回路ブ
ロックの動作モードを指示する信号、104―回路ブロ
ック、201―命令信号、202、203、204―判
定回路、205、206、207―回路ブロックの動作
モードを指示する信号、208、209、210―回路
ブロック、301〜311―命令、312―命令の名
称、313―回路ブロック1(208)の使用有無を示
す情報、314―回路ブロック2(209)の使用有無
を示す情報、315―回路ブロック3(210)の使用
有無を示す情報、401、402、403―インバー
タ、404―2入力ORゲート、405―3入力ORゲー
ト、406、407―3入力ANDゲート、408―4入
力ANDゲート、409―406の出力信号、410―4
07の出力信号、411―408の出力信号、501―
命令信号、502、503―命令デコーダ、504〜5
08、513〜519、521、525〜528―タイ
ミングラッチ、505、507、509、520、52
2―回路ブロック、510〜512、523、524―
2入力ORゲート、600〜605―1クロック分の期
間、606―クロック信号、701―命令信号、702
〜705―判定回路、706〜709―回路ブロックの
動作モードを指示する信号、710〜713―回路ブロ
ック、801〜803―PMOSトランジスタ、804
〜806―NMOSトランジスタ、807―インバー
タ、808―回路ブロックの動作モードを指示する信
号、809―ローカル正電源、810―ローカルグラウ
ンド、811―内部回路、901〜903―PMOSト
ランジスタ、904〜906―NMOSトランジスタ、
907―インバータ、908―回路ブロックの動作モー
ドを指示する信号、909―ローカル正電源、910―
ローカルグラウンド、911―内部回路、1001、1
002―PMOSトランジスタ、1003、1004―
NMOSトランジスタ、1005―PMOSトランジス
タの基板電位発生装置、1006―NMOSトランジス
タの基板電位発生装置。
101-command signal, 102-determination circuit, 103-signal indicating operation mode of circuit block, 104-circuit block, 201-command signal, 202, 203, 204-determination circuit, 205, 206, 207-circuit block Signals indicating operation mode, 208, 209, 210-circuit block, 301-311-instruction, 312-instruction name, 313-information indicating whether or not circuit block 1 (208) is used, 314-circuit block 2 (209) ), Information indicating whether or not the circuit block 3 (210) is used, 401, 402, 403-inverter, 404-2 input OR gate, 405-3 input OR gate, 406, 407-3. Input AND gate, 408-4 input AND gate, output signal of 409-406, 410-4
07 output signal, 411-408 output signal, 501-
Instruction signal, 502, 503-instruction decoder, 504-5
08, 513 to 519, 521, 525 to 528-timing latch, 505, 507, 509, 520, 52
2-Circuit block, 510-512, 523, 524-
2-input OR gate, period of 600 to 605-1 clocks, 606-clock signal, 701-command signal, 702
705-determination circuit, 706-709-signals indicating the operation mode of the circuit block, 710-713-circuit block, 801-803-PMOS transistor, 804
806-NMOS transistor, 807-inverter, 808-signal indicating operation mode of circuit block, 809-local positive power supply, 810-local ground, 811-internal circuit, 901-903-PMOS transistor, 904-906-NMOS Transistors,
907—inverter, 908—signal indicating operation mode of circuit block, 909—local positive power supply, 910—
Local ground, 911-internal circuit, 1001, 1
002-PMOS transistor, 1003, 1004-
NMOS transistor, 1005-substrate potential generator of PMOS transistor, 1006-substrate potential generator of NMOS transistor.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】命令セットに含まれる命令信号によって選
択的に使用される複数の回路ブロックと、 上記複数の回路ブロックのそれぞれに対応して設けら
れ、上記命令信号をデコードして対応する回路ブロック
が上記命令信号で使用されるか否かを判定する複数の判
定回路とを有し、 上記複数の回路ブロックは、第1電位と第2電位との間
に直列接続された第1PチャネルMOSFET及び第1
NチャネルMOSFETからなる相補形MOSFETを
含み、 上記回路ブロックは、上記命令信号で使用される場合に
は第1動作状態に、上記命令信号で使用されない場合に
は第2動作状態とされ、 上記第1動作状態において、上記第1PチャネルMOS
FETまたは上記第1NチャネルMOSFETのゲート
・ソース間電圧を0Vとした場合に、上記相補形MOS
FETの直列結合されたソース・ドレイン経路に第1電
流が流れ、 上記第2動作状態において、上記第1PチャネルMOS
FETまたは上記第1NチャネルMOSFETのゲート
・ソース間電圧を0Vとした場合に、上記相補形MOS
FETの直列結合されたソース・ドレイン経路に上記第
1電流よりも小さな第2電流が流れることを特徴とする
情報処理装置。
1. A plurality of circuit blocks selectively used by an instruction signal included in an instruction set, and a circuit block provided corresponding to each of the plurality of circuit blocks, decoding the instruction signal and corresponding to the instruction block And a plurality of determination circuits for determining whether or not is used in the command signal, wherein the plurality of circuit blocks include a first P-channel MOSFET serially connected between a first potential and a second potential; First
A complementary MOSFET comprising an N-channel MOSFET, wherein the circuit block is in a first operating state when used in the command signal, and in a second operating state when not used in the command signal; In one operation state, the first P-channel MOS
When the gate-source voltage of the FET or the first N-channel MOSFET is 0 V, the complementary MOS
A first current flows through a series-connected source / drain path of the FET, and in the second operating state, the first P-channel MOS
When the gate-source voltage of the FET or the first N-channel MOSFET is 0 V, the complementary MOS
An information processing apparatus, wherein a second current smaller than the first current flows through a source-drain path of a FET connected in series.
【請求項2】請求項1記載の情報処理装置において、 上記第1PチャネルMOSFETの基板電位を発生させ
る第1基板電位発生回路と、 上記第1NチャネルMOSFETの基板電位を発生させ
る第2基板電位発生回路とを有し、 上記回路ブロックは、上記第1動作状態において、上記
第1PチャネルMOSFETの基板に上記第1電位が印
加され、上記第1NチャネルMOSFETの基板に上記
第2電位が印加され、 上記第2動作状態において、上記第1PチャネルMOS
FETの基板に上記第1基板電位発生回路により発生さ
れた上記第1電位より高い電位が印加され、上記第1N
チャネルMOSFETの基板に上記第2基板電位発生回
路により発生された上記第2電位より低い電位が印加さ
れることを特徴とする情報処理装置。
2. The information processing apparatus according to claim 1, wherein a first substrate potential generating circuit for generating a substrate potential of said first P-channel MOSFET, and a second substrate potential generating circuit for generating a substrate potential of said first N-channel MOSFET. A circuit, wherein in the first operating state, the first potential is applied to the substrate of the first P-channel MOSFET, and the second potential is applied to the substrate of the first N-channel MOSFET; In the second operation state, the first P-channel MOS
A potential higher than the first potential generated by the first substrate potential generating circuit is applied to the FET substrate, and the first N
An information processing apparatus, wherein a potential lower than the second potential generated by the second substrate potential generating circuit is applied to a substrate of a channel MOSFET.
【請求項3】請求項1記載の情報処理装置において、 上記複数の回路ブロックは、上記第1電位と上記第1電
位より高い第3電位との間にソース・ドレイン経路を有
し、上記第1PチャネルMOSFETのしきい値電圧よ
りも高いしきい値電圧を有する第2PチャネルMOSF
ETを有し、 上記回路ブロックは、上記第1動作状態において上記第
2PチャネルMOSFETがオン状態であり、上記第2
動作状態において上記第2PチャネルMOSFETがオ
フ状態であることを特徴とする情報処理装置。
3. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of circuit blocks have a source / drain path between the first potential and a third potential higher than the first potential. Second P-channel MOSF having a threshold voltage higher than the threshold voltage of 1P-channel MOSFET
ET, wherein the second P-channel MOSFET is in an on state in the first operation state, and the second
An information processing apparatus, wherein the second P-channel MOSFET is in an off state in an operation state.
【請求項4】請求項3記載の情報処理装置において、 上記第1PチャネルMOSFETの基板電位に上記第3
電位が印加されることを特徴とする情報処理装置。
4. The information processing device according to claim 3, wherein said third P-channel MOSFET has a third substrate potential.
An information processing device to which a potential is applied.
【請求項5】請求項1記載の情報処理装置において、 上記複数の回路ブロックは、上記第2電位と上記第2電
位より低い第4電位との間にソース・ドレイン経路を有
し、上記第1NチャネルMOSFETのしきい値電圧よ
りも高いしきい値電圧を有する第2NチャネルMOSF
ETを有し、 上記回路ブロックは、上記第1動作状態において上記第
2NチャネルMOSFETがオン状態であり、上記第2
動作状態において上記第2NチャネルMOSFETがオ
フ状態であることを特徴とする情報処理装置。
5. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of circuit blocks have a source / drain path between the second potential and a fourth potential lower than the second potential. Second N-channel MOSF having a threshold voltage higher than the threshold voltage of 1N-channel MOSFET
ET, wherein the circuit block has the second N-channel MOSFET in an on state in the first operation state;
An information processing apparatus, wherein the second N-channel MOSFET is off in an operating state.
【請求項6】請求項5記載の情報処理装置において、 上記第1NチャネルMOSFETの基板電位に上記第4
電位が印加されることを特徴とする情報処理装置。
6. An information processing apparatus according to claim 5, wherein said fourth N-channel MOSFET has a substrate potential of said fourth N-channel MOSFET.
An information processing device to which a potential is applied.
【請求項7】請求項1記載の情報処理装置において、 上記複数の回路ブロックはそれぞれ所定ビット幅の演算
器であって、 上記判定回路は、上記命令信号に含まれる演算ビット幅
の情報に基づき、対応する回路ブロックが上記命令信号
で使用されるか否かを判定することを特徴とする情報処
理装置。
7. The information processing apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of circuit blocks is an arithmetic unit having a predetermined bit width, and wherein the determination circuit is configured to perform an operation based on information on the arithmetic bit width included in the instruction signal. An information processing apparatus for determining whether a corresponding circuit block is used in the instruction signal.
【請求項8】命令セットに含まれる命令信号に応じて第
1動作モードまたは第2動作モードに制御される回路ブ
ロックと、 上記命令信号をデコードして、上記回路ブロックの動作
モードを指示する制御信号を出力する制御回路とを有
し、 上記回路ブロックは、第1電位と第2電位との間に直列
接続された第1PチャネルMOSFET及び第1Nチャ
ネルMOSFETからなる相補形MOSFETを含み、 上記第1動作モードにおいて、上記第1PチャネルMO
SFETまたは上記第1NチャネルMOSFETのゲー
ト・ソース間電圧を0Vとした場合に、上記相補形MO
SFETの直列結合されたソース・ドレイン経路に第1
電流が流れ、 上記第2動作モードにおいて、上記第1PチャネルMO
SFETまたは上記第1NチャネルMOSFETのゲー
ト・ソース間電圧を0Vとした場合に、上記相補形MO
SFETの直列結合されたソース・ドレイン経路に上記
第1電流よりも小さな第2電流が流れることを特徴とす
る情報処理装置。
8. A circuit block controlled to a first operation mode or a second operation mode in accordance with an instruction signal included in an instruction set; and a control for decoding the instruction signal and indicating an operation mode of the circuit block. A control circuit for outputting a signal, wherein the circuit block includes a complementary MOSFET consisting of a first P-channel MOSFET and a first N-channel MOSFET connected in series between a first potential and a second potential. In one operation mode, the first P-channel MO
When the gate-source voltage of the SFET or the first N-channel MOSFET is 0 V, the complementary MO
The first is connected to the series-connected source-drain path of the SFET.
Current flows, and in the second operation mode, the first P-channel MO
When the gate-source voltage of the SFET or the first N-channel MOSFET is 0 V, the complementary MO
An information processing apparatus, wherein a second current smaller than the first current flows through a source-drain path connected in series with an SFET.
【請求項9】命令セットに含まれる命令信号によって使
用される複数の回路ブロックと、 上記命令信号をデコードして上記複数の回路ブロックの
使用を指示する制御信号を出力する命令デコーダとを有
し、 上記複数の回路ブロックのそれぞれは所定のパイプライ
ンステージにおいて使用され、上記制御信号は上記パイ
プラインステージに同期して伝達され、 上記複数の回路ブロックは、第1電位と第2電位との間
に直列接続された第1PチャネルMOSFET及び第1
NチャネルMOSFETからなる相補形MOSFETを
含み、 上記回路ブロックは、上記制御信号の伝達に応じて第1
動作状態に、上記回路ブロックの使用の終了に応じて第
2動作状態とされ、 上記第1動作状態において、上記第1PチャネルMOS
FETまたは上記第1NチャネルMOSFETのゲート
・ソース間電圧を0Vとした場合に、上記相補形MOS
FETの直列結合されたソース・ドレイン経路に第1電
流が流れ、 上記第2動作状態において、上記第1PチャネルMOS
FETまたは上記第1NチャネルMOSFETのゲート
・ソース間電圧を0Vとした場合に、上記相補形MOS
FETの直列結合されたソース・ドレイン経路に上記第
1電流よりも小さな第2電流が流れることを特徴とする
情報処理装置。
9. A semiconductor device comprising: a plurality of circuit blocks used by an instruction signal included in an instruction set; and an instruction decoder for decoding the instruction signal and outputting a control signal instructing use of the plurality of circuit blocks. Each of the plurality of circuit blocks is used in a predetermined pipeline stage, the control signal is transmitted in synchronization with the pipeline stage, and the plurality of circuit blocks are connected between a first potential and a second potential. A first P-channel MOSFET and a first
The circuit block includes a complementary MOSFET composed of an N-channel MOSFET.
In the operating state, the second operating state is set according to the end of use of the circuit block. In the first operating state, the first P-channel MOS
When the gate-source voltage of the FET or the first N-channel MOSFET is 0 V, the complementary MOS
A first current flows through a series-connected source / drain path of the FET, and in the second operating state, the first P-channel MOS
When the gate-source voltage of the FET or the first N-channel MOSFET is 0 V, the complementary MOS
An information processing apparatus, wherein a second current smaller than the first current flows through a source-drain path of a FET connected in series.
【請求項10】請求項9記載の情報処理装置において、 上記制御信号は、上記回路ブロックの使用の開始に先だ
って伝達され、 上記制御信号の伝達から上記回路ブロックの使用の開始
までの期間は、上記回路ブロックが上記第2動作状態か
ら上記第1動作状態に遷移する期間を含むことを特徴と
する情報処理装置。
10. The information processing apparatus according to claim 9, wherein the control signal is transmitted prior to the start of use of the circuit block, and a period from the transmission of the control signal to the start of use of the circuit block is: An information processing apparatus including a period in which the circuit block transitions from the second operation state to the first operation state.
【請求項11】請求項9記載の情報処理装置において、 上記第1PチャネルMOSFETの基板電位を発生させ
る第1基板電位発生回路と、 上記第1NチャネルMOSFETの基板電位を発生させ
る第2基板電位発生回路とを有し、 上記回路ブロックは、上記第1動作状態において、上記
第1PチャネルMOSFETの基板に上記第1電位が印
加され、上記第1NチャネルMOSFETの基板に上記
第2電位が印加され、 上記第2動作状態において、上記第1PチャネルMOS
FETの基板に上記第1基板電位発生回路により発生さ
れた上記第1電位より高い電位が印加され、上記第1N
チャネルMOSFETの基板に上記第2基板電位発生回
路により発生された上記第2電位より低い電位が印加さ
れることを特徴とする情報処理装置。
11. The information processing apparatus according to claim 9, wherein a first substrate potential generating circuit for generating a substrate potential of said first P-channel MOSFET, and a second substrate potential generating circuit for generating a substrate potential of said first N-channel MOSFET. A circuit, wherein in the first operating state, the first potential is applied to the substrate of the first P-channel MOSFET, and the second potential is applied to the substrate of the first N-channel MOSFET; In the second operation state, the first P-channel MOS
A potential higher than the first potential generated by the first substrate potential generating circuit is applied to the FET substrate, and the first N
An information processing apparatus, wherein a potential lower than the second potential generated by the second substrate potential generating circuit is applied to a substrate of a channel MOSFET.
【請求項12】請求項9記載の情報処理装置において、 上記複数の回路ブロックは、上記第1電位と上記第1電
位より高い第3電位との間にソース・ドレイン経路を有
し、上記第1PチャネルMOSFETのしきい値電圧よ
りも高いしきい値電圧を有する第2PチャネルMOSF
ETを有し、 上記回路ブロックは、上記第1動作状態において上記第
2PチャネルMOSFETがオン状態であり、上記第2
動作状態において上記第2PチャネルMOSFETがオ
フ状態であることを特徴とする情報処理装置。
12. The information processing apparatus according to claim 9, wherein said plurality of circuit blocks have a source / drain path between said first potential and a third potential higher than said first potential. Second P-channel MOSF having a threshold voltage higher than the threshold voltage of 1P-channel MOSFET
ET, wherein the second P-channel MOSFET is in an on state in the first operation state, and the second
An information processing apparatus, wherein the second P-channel MOSFET is in an off state in an operation state.
【請求項13】請求項12記載の情報処理装置におい
て、 上記第1PチャネルMOSFETの基板電位に上記第3
電位が印加されることを特徴とする情報処理装置。
13. An information processing apparatus according to claim 12, wherein said third P-channel MOSFET has a substrate potential of said third P-channel MOSFET.
An information processing device to which a potential is applied.
【請求項14】請求項9記載の情報処理装置において、 上記複数の回路ブロックは、上記第2電位と上記第2電
位より低い第4電位との間にソース・ドレイン経路を有
し、上記第1NチャネルMOSFETのしきい値電圧よ
りも高いしきい値電圧を有する第2NチャネルMOSF
ETを有し、 上記回路ブロックは、上記第1動作状態において上記第
2NチャネルMOSFETがオン状態であり、上記第2
動作状態において上記第2NチャネルMOSFETがオ
フ状態であることを特徴とする情報処理装置。
14. The information processing device according to claim 9, wherein said plurality of circuit blocks have a source / drain path between said second potential and a fourth potential lower than said second potential. Second N-channel MOSF having a threshold voltage higher than the threshold voltage of 1N-channel MOSFET
ET, wherein the circuit block has the second N-channel MOSFET in an on state in the first operation state;
An information processing apparatus, wherein the second N-channel MOSFET is off in an operating state.
【請求項15】請求項14記載の情報処理装置におい
て、 上記第1NチャネルMOSFETの基板電位に上記第4
電位が印加されることを特徴とする情報処理装置。
15. An information processing apparatus according to claim 14, wherein said fourth potential is set to a substrate potential of said first N-channel MOSFET.
An information processing device to which a potential is applied.
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JP2010146474A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Hitachi Ltd Semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007183942A (en) * 2005-12-29 2007-07-19 Intel Corp Processor having inactive operation status and method for it
JP4509996B2 (en) * 2005-12-29 2010-07-21 インテル コーポレイション Processor having inactive operating state and method thereof
JP2010146474A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Hitachi Ltd Semiconductor device

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