JP2001005789A - マルチコアdsp回路 - Google Patents

マルチコアdsp回路

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JP2001005789A
JP2001005789A JP11173047A JP17304799A JP2001005789A JP 2001005789 A JP2001005789 A JP 2001005789A JP 11173047 A JP11173047 A JP 11173047A JP 17304799 A JP17304799 A JP 17304799A JP 2001005789 A JP2001005789 A JP 2001005789A
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JP
Japan
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program
dsp
operating
clock
rom
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JP11173047A
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Morihisa Endo
盛久 遠藤
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のDSPコアを1つのLSIに実装して、
処理チャネル数を効率良く増加させるマルチコアDSP
回路を提供する。 【解決手段】 DSP5〜8はディジタル信号処理を実
行する。ROM13はこれらのDSPを動作させるプロ
グラムを格納する。RAM9〜12は各DSPコアがデ
ィジタル信号処理した結果を保持しかつ作業領域として
使用する。クロック生成器20はDSPコアを動作させ
るシステムクロック15を発生する。プログラムカウン
タPC1〜4は各DSPコアを動作させるプログラムを
読み出す。PCクロック生成器21はPCクロック14
を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマルチコアDSP回
路に関し、特に複数チャンネルのディジタル信号処理を
実行するマルチコアDSP回路に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器、例えばモデム、シンセ
サイザー、音源ボードの音響機器や各種の圧縮・伸張機
器等に信号処理演算回路が使用されている。この信号処
理演算回路は通常DSP(Digital Signa
l Processor)と呼称されており、演算部で
あるDSPコアと、メモリおよび外部とのインタフェー
ス部を含んでいる。特にDSPコアが一つのLSIの中
に複数個内蔵される場合、マルチコアと呼称されてい
る。
【0003】従来、複数のDSPコアを1LSIに実装
する場合、1つの処理を複数のDSPコアで分散させて
処理するので、処理プログラム領域は各DSPコア毎に
必要となり、1LSIに占めるプログラム領域が増加す
ることになる。
【0004】このようなDSPの一例として、特開平8
−106375号公報記載の「信号処理演算器」が知ら
れている。
【0005】この公報では、DSPコアと複数の機能ブ
ロックとこれら機能ブロックに接続された選択回路およ
び外部メモリとから成り、所定のアプリケーションに応
じて一つまたは複数の機能ブロックを同時に選択するこ
とで、最適アプリケーションに対応した信号処理演算器
を構成する技術が記載されている。
【0006】また、特開平5−035700号公報記載
の「マルチプロセッサシステム」が知られている。この
公報では、複数のDSPに負荷を分散させることで、L
SI全体の処理能力を向上させる技術が記載されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマルチ
コアDSP回路は、DSPを搭載する装置を小型化する
ため1チップで複数チャネルの処理を実行するが、1個
のDSPコアで実行できる処理はLSIの動作周波数の
上からも限界があるという欠点を有している。
【0008】また、各DSPに対して個別にプログラム
領域を設けているため、いずれもシステム的にプログラ
ムメモリを格納する領域が増加しLSIのサイズが大き
くなるという欠点を有している。
【0009】本発明の目的は、複数のDSPコアが使用
するプログラム領域を共有させることでLSI1チップ
当たりに実装するプログラム領域を減少させ、複数のD
SPコアを実装したLSIの実現と、高速化による処理
チャネル数を効率良く増加させるマルチコアDSP回路
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチコアDS
P回路は、ディジタル信号処理を行う複数のディジタル
・シグナル・プロセッサコア(DSPコア)と;このD
SPコアを動作させるプログラムを格納する1つのリー
ド・オンリー・メモリ(ROM)と;前記複数のDSP
コアを動作させるシステムクロックと;このシステムク
ロックの動作周波数に前記DSPコアの数をかけた周波
数のプログラムカウンタ・クロックで動作させ、前記R
OMからプログラムデータを読み出すプログラムカウン
タと;を有し、複数チャネルのディジタル信号処理を実
行することを特徴としている。
【0011】前記プログラムを格納するROMを、より
高速動作することが可能なランダム・アクセス・メモリ
(RAM)におきかえ、前記プログラムを外部からダウ
ンロードしてプログラム領域として使うことを特徴とし
ている。
【0012】また、マルチコアDSP回路を内蔵した集
積回路を特徴としている。
【0013】ディジタル信号処理を実行するn(nは1
以上の整数)個のDSPコアと;前記n個のDSPコア
を動作させるシステムクロックを発生する第1のクロッ
ク生成器と;前記n個のDSPコアの各々がディジタル
信号処理した結果を保持し、かつ作業領域として使用す
る前記n個のDSPに対応したn個のRAMと;前記n
個のDSPコアを動作させるためのプログラムを格納し
たROMと;このROMから前記プログラムを読み出
し、前記n個のDSPの各々に転送するn個のプログラ
ムカウンタと;これらプログラムカウンタにプログラム
カウンタ・クロックを出力する第2のクロック生成器
と;を備えたことを特徴としている。
【0014】前記プログラムを格納するROMを、より
高速動作することが可能なランダム・アクセス・メモリ
(RAM)におきかえ、前記プログラムを外部からダウ
ンロードしてプログラム領域として使うことを特徴とし
ている。
【0015】また、マルチコアDSP回路を内蔵した集
積回路を特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0017】図1は本発明のマルチコアDSP回路の一
つの実施の形態を示すブロック図である。
【0018】図1に示す本実施の形態は一つの集積回路
(LSI)を示し、LSI40は、ディジタル信号処理
を実行する4個のDSPコアであるDSP5,DSP
6,DSP7,DSP8と、これらのDSPコアを動作
させるためのプログラムを格納したROM13と、各D
SPコアがディジタル信号処理した結果を保持しかつ作
業領域として使用するRAM9,RAM10,RAM1
1,RAM12と、DSPコアを動作させるシステムク
ロック15を発生するクロック生成器20と、プログラ
ムを読み出すプログラムカウンタ(Program C
ounter:以下、PCと記す)のPC1,PC2,
PC3,PC4と、これらプログラムカウンタにPCク
ロック14を出力するPCクロック生成器21とから構
成されている。このPCクロック14は、プログラムカ
ウンタであるPC1〜PC4に供給され、DSP5〜8
を動作させるためROM13からプログラムを読み出
す。PC1〜PC4はシステムクロック15の4倍の速
さで動作する。従って、PC1〜PC4がROM13の
プログラム領域からデータを読み出すタイミングを、各
DSP毎にPCクロック14を1周期分だけ位相をずら
すことで、システムクロック15の1周期中に4個のD
SP5〜8が各々必要なプログラムをROM13のプロ
グラム領域から読み出すことが可能になる。図2は図1
のプログラムメモリアクセスを示すタイムチャートであ
る。
【0019】次に、図1および図2を参照して本実施の
形態の動作をより詳細に説明する。
【0020】まず図2を参照して、DSPコアであるD
SP5〜8の動作について説明する。
【0021】DSP5〜8ではパイプライン処理が用い
られ、ROM13のプログラム領域からDSP5〜8を
動作させる命令をフェッチし(F0,F1,F2,F
3)、読み出し動作(R0,R1,R2,R3)、フェ
ッチした命令のデコード動作(D0,D1,D2,D
3)、命令の実行動作(E0,E1,E2,E3)をサ
イクリックにPCクロック14のタイミングで繰り返
す。これら4種類の各動作を、システムクロック15の
1周期分で各々実行する。
【0022】一番最初のフェッチ動作で、DSP5〜8
は次に実行するべきプログラムが格納されたROM13
のメモリアドレスをアドレスバス23を経由してアドレ
スデータ24で指定する(フェッチ動作)。プログラムカ
ウンタであるPC1〜PC4は、そのアドレスに格納さ
れているプログラムデータ25を次の周期のシステムク
ロック15を用いて読み出す(読み出し動作)。PC1〜
PC4に対応するDSP5〜8は、読み出したプログラ
ムデータ25をデータバス22を経由して各々デコード
して実行する。この一連の動作の中で読み出し動作以外
は、DSP5〜8の各DSPが独立に行うため、各DS
Pが各々独立に並列動作しているとみなすことができ
る。従って、ROM13のプログラム領域からのプログ
ラムデータ25の読み出し動作が可能かどうかを、フラ
グ等のチェックなしに簡単な回路でLSIを構成するこ
とが可能になる。一方、読み出し動作は、プログラムデ
ータ25を格納しているROM13を共有しているた
め、DSP5〜8が一度にアドレスバス23経由でRO
M13にアクセスするとバスに競合条件が生じ、DSP
5〜8に対するプログラムデータ25を正確に読み出す
ことができない。このため、PCクロック14をシステ
ムクロック15の4倍で動作させ、PC1〜PC4は4
倍の周波数で動作するPCクロック28a〜28dを各
々抽出することになる。
【0023】図3は図1のプログラム読み出しを示すタ
イムチャートである。図3(a)はプログラムカウンタ
の詳細ブロック図であり、図3(b)は読み出しパルス
のタイムチャートを示す。
【0024】DSP5に対するプログラム読み出しクロ
ックをPCCLK28a、DSP6に対するプログラム
読み出しクロックをPCCLK28b、DSP7に対す
るプログラム読み出しクロックをPCCLK28c、D
SP8に対するプログラム読み出しクロックをPCCL
K28dとする。
【0025】プログラムカウンタであるPC1〜PC4
に同一のPCクロック14が共通に入力される。クロッ
ク選択器16で、各々のDSPがROM13のプログラ
ムデータ25を読み出すのに必要なクロックPCCLK
28a,28b,28c,28dを抽出して、それぞれ
のDSPに出力する。クロック選択器16は、0から3
までをカウントするカウンタ17の出力とPCクロック
14との論理条件をとり、条件が合ったときにのみPC
CLK28a,28b,28c,28dのいずれかを出
力する構成とする。各々のプログラムカウンタPC1〜
4が、カウンタ17の出力と比較する条件を異なる値に
設定することで、各PCがプログラムデータ25を読み
出すタイミングの位相を図3(b)のように任意にずら
すことが可能になる。
【0026】このため、DSP5〜DSP8の各々が相
互に競合することなく、ROM13のプログラム領域か
らプログラムデータ25を読み出すことが可能になる。
【0027】すなわち、1個のプログラム領域を複数の
DSPコアであるDSP5〜8が共有するので、プログ
ラムデータ25を格納するメモリ領域を最小限に押さえ
ることができる。従って、複数のDSPコアを実装し、
複数チャンネルのディジタル信号処理を実行させるサイ
ズの小さいLSIを構成することが可能になる。
【0028】なお、1つのLSI40のなかに4個のD
SP5〜8を実装した例を説明したが、4個に限定され
るものでなく、任意の数のDSPコアの実装が可能であ
る。
【0029】上述の通り本マルチコアDSP回路は、D
SPコアのプログラム読み出し用プログラムカウンタを
動作させるクロック周波数を、システムクロック周波数
に較べDSPコアの数と同じ倍率で高速動作させるの
で、各DSPがそれぞれタイミングをずらしながらプロ
グラム領域にアクセスできるため、各DSPコアに対す
るプログラム領域を個別に用意する必要がなくなり、1
つのプログラム領域を複数のDSPコアで共有すること
ができる。従って、1チップで複数チャネルのディジタ
ル信号処理を実行するために、複数のDSPコアを1チ
ップ内に搭載し、その複数のDSPコアが同じプログラ
ム領域を共有することで、チップに搭載するプログラム
メモリ量を削減している。
【0030】なお、プログラムを格納するROM13
を、より高速動作することが可能なRAMにおきかえ、
プログラムを外部からダウンロードしてプログラム領域
として使うこともある。また、DSPの処理結果を保持
し、作業領域として使用しているRAM9〜12をそれ
ぞれDSP5〜8に含ませた構成も可能である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチコ
アDSP回路はプログラム領域を各DSPコアに共有さ
せることでプログラム領域を最小限にすることができる
ので、プログラムメモリ容量の少ない複数のDSPコア
を実装したLSIが可能になるという効果を有してい
る。
【0032】また、プログラムを読み出す速度を高速化
することで、実装可能なDSPコアの個数を単純に増や
すことができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチコアDSP回路の一つの実施の
形態を示すブロック図である。
【図2】図1のプログラムメモリアクセスを示すタイム
チャートである。
【図3】図1のプログラム読み出しを示すタイムチャー
トである。
【符号の説明】
1〜4 PC 5〜8 DSP 9〜12 RAM 13 ROM 14 PCクロック 15 システムクロック 16 クロック選択器 17 カウンタ 20 クロック生成器 21 PCクロック生成器 22 データバス 23 アドレスバス 24 アドレスデータ 25 プログラムデータ 28a,28b,28c,28d PCCLK 40 LSI
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G06F 12/06 522 G06F 12/06 522B 5D378 15/177 670 15/177 670B 15/78 510 15/78 510G G10H 7/02 G10H 7/00 521Z Fターム(参考) 5B013 DD01 DD05 5B033 AA06 BC00 DB12 5B045 AA05 BB28 BB47 GG12 HH02 5B060 AB10 AC01 CA08 CC03 KA02 KA04 MM02 MM03 5B062 AA03 CC04 CC06 EE09 5D378 BB06 BB08 BB11 ZZ03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル信号処理を行う複数のディジ
    タル・シグナル・プロセッサコア(DSPコア)と;こ
    のDSPコアを動作させるプログラムを格納する1つの
    リード・オンリー・メモリ(ROM)と;前記複数のD
    SPコアを動作させるシステムクロックと;このシステ
    ムクロックの動作周波数に前記DSPコアの数をかけた
    周波数のプログラムカウンタ・クロックで動作させ、前
    記ROMからプログラムデータを読み出すプログラムカ
    ウンタと;を有し、 複数チャネルのディジタル信号処理を実行することを特
    徴とするマルチコアDSP回路。
  2. 【請求項2】 前記プログラムを格納するROMを、よ
    り高速動作することが可能なランダム・アクセス・メモ
    リ(RAM)におきかえ、前記プログラムを外部からダ
    ウンロードしてプログラム領域として使うことを特徴と
    する請求項1記載のマルチコアDSP回路。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のマルチコア
    DSP回路を内蔵したことを特徴とする集積回路。
  4. 【請求項4】 ディジタル信号処理を実行するn(nは
    1以上の整数)個のDSPコアと;前記n個のDSPコ
    アを動作させるシステムクロックを発生する第1のクロ
    ック生成器と;前記n個のDSPコアの各々がディジタ
    ル信号処理した結果を保持し、かつ作業領域として使用
    する前記n個のDSPに対応したn個のRAMと;前記
    n個のDSPコアを動作させるためのプログラムを格納
    したROMと;このROMから前記プログラムを読み出
    し、前記n個のDSPの各々に転送するn個のプログラ
    ムカウンタと;これらプログラムカウンタにプログラム
    カウンタ・クロックを出力する第2のクロック生成器
    と;を備えたことを特徴とするマルチコアDSP回路。
  5. 【請求項5】 前記プログラムを格納するROMを、よ
    り高速動作することが可能なランダム・アクセス・メモ
    リ(RAM)におきかえ、前記プログラムを外部からダ
    ウンロードしてプログラム領域として使うことを特徴と
    する請求項4記載のマルチコアDSP回路。
  6. 【請求項6】 請求項4又は請求項5記載のマルチコア
    DSP回路を内蔵したことを特徴とする集積回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20040106