JP2003131754A - 動作周波数切替え方式 - Google Patents

動作周波数切替え方式

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JP2003131754A
JP2003131754A JP2001327107A JP2001327107A JP2003131754A JP 2003131754 A JP2003131754 A JP 2003131754A JP 2001327107 A JP2001327107 A JP 2001327107A JP 2001327107 A JP2001327107 A JP 2001327107A JP 2003131754 A JP2003131754 A JP 2003131754A
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clock
pll
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processor
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JP2001327107A
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Masakazu Ehama
真和 江浜
Kiyokazu Nishioka
清和 西岡
Koichi Terada
光一 寺田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高速なクロックを生成する為にPLLを使用す
るが、その周波数を変更中にI/Oインターフェースは
データ処理を行いつづけているが、プロセッサが停止し
ている為、データ転送が行えず、周波数の設定が終了
し、プロセッサクロック供給が再開したとしてもI/O
インターフェースは停止したままとなり、プロセッサの
正常動作を保障することができない。 【解決手段】周波数変更中を示すフラグを設け、PLL
の動作周波数変更時にはこのフラグの情報を更新し、I
/Oインターフェースへのクロック供給を停止する。ク
ロック供給が停止したI/Oインターフェースはデータ
処理を行えない為、データバッファが溢れることも無
く、PLLの周波数変更終了後にプロセッサコアが復帰
し、I/Oインターフェースもクロック供給が再開され
データの処理を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプロセッサのクロッ
クを生成するPLLをプロセッサ内部に持ち、周波数を
動的に変更することができるマイクロプロセッサに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、外部から入力されたクロックより
も高い周波数で動作する為にプロセッサ内部にPLLを
設けて、高速動作を実現している。このPLLの周波数
設定はプロセッサ全体が非動作状態の場合に行ってお
り、これはプログラムの実行中ではPLLが正しい周波
数を生成できていない為動作が不安定になり場合によっ
ては誤動作を招きプロセッサが停止してしまうことを意
味している。
【0003】そこでプロセッサが誤動作を行わないよう
にする為、PLLの周波数変更を行う場合はプロセッサ
に対してリセットをかけ動作しないようにすることが行
われている。プロセッサがリセット期間中であれば誤動
作を起こすことは無いが、それまで保持していたデータ
は保障することはできない。
【0004】データの保障を行う為、プロセッサの状態
を別の記憶素子に退避し、その間にプロセッサをリセッ
ト状態にしてPLLの周波数変更を行うことが行われる
こともある。プロセッサがリセット期間中であればI/
Oインターフェースも停止している為、データの送受信
を行うことは無い。そのデータの退避、復帰回路を新規
に設け、それらを格納する領域も別途用意している。
【0005】関連技術として、特開平5−88775号
公報に記載の技術は、通常動作する高周波数と待機状態
である低周波数の切り替えを行う為の技術である。PL
Lの周波数が、高周波から低周波、もしくは低周波から
高周波へ移行をする際、全てのレジスタの内容を退避
し、プロセッサにリセットをかけて周波数変更を行う。
周波数の変更が終了した時点で退避したレジスタの内容
を復帰させ動作の保障を行っている。
【0006】また、特開平5−94226号公報に記載
の技術は、使用するアプリケーションによってプロセッ
サ内部の周波数切り替えを行う為の技術である。PLL
の周波数を変更する際、然レジスタの内容を別の記憶素
子へ退避し、プロセッサにリセットをかけて周波数変更
を行う。周波数の変更が終了し、リセットを解除した時
点で、退避したレジスタの内容を復帰させることで動作
の保障を行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】PLLで生成したクロ
ック以外で動作している部分、例えばI/Oインターフ
ェースがPLLの周波数変更開始からロックするまでの
期間にデータを送受信することで、プロセッサコアに対
してデータ転送要求を出してしまうことがある。しか
し、プロセッサはPLLからクロックが供給されていな
い為これに対して応答をすることができず、結果要求を
出したI/Oインターフェースは自身のデータバッファ
が溢れて停止してしまう。その為、従来技術ではプロセ
ッサが非動作状態、つまりリセット期間中にPLLの周
波数変更を行っていた。
【0008】本発明は上記のような課題を解決する為に
なされたもので、プロセッサの状態を保持する回路を設
け、リセット期間中に限ったPLLの周波数変更ではな
く、プロセッサがプログラム実行中であっても動作を保
障してPLLの周波数変更を行うことのできる技術を提
供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係るマイクロ
プロセッサは、プロセッサコアと、このプロセッサコア
に動作クロックを供給することのできるPLLと、PL
Lで供給したクロックとは別のクロックで動作するI/
Oインターフェースを有するデータ処理装置において、
前記プロセッサコアの動作周波数を変更する手段と、P
LLの周波数変更中であることを示す手段と、PLL変
更中であった場合にプロセッサコアの動作クロック以外
のクロックをPLLの周波数変更中であるフラグによっ
て停止することのできる手段を具備し、マイクロプロセ
ッサ動作中であってもクロック周波数を変更可能である
ことを特徴とする。
【0010】本発明は、PLLの周波数変更時にプロセ
ッサコアを動作させるクロックとは独立のクロックに対
して動作を抑制し、データ転送を行わないようにする。
例えば周波数変更が発生した場合、PLLの周波数変更
中であることをフラグで示す。そのフラグはプロセッサ
コアを動作させるクロックとは別のI/Oインターフェ
ースのクロックを停止させデータ転送を抑制すること
で、PLLがロックした後、変更中であることを示すフ
ラグを解除し、I/Oインターフェースへのクロック供
給を再開することでプロセッサの動作を保障することを
可能としている。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について図面を参
照して説明する。図1に本発明を適用したマイクロプロ
セッサの構成例を示す。なお簡略化の為、本発明の適用
と直接関連のない部分は省略する。
【0012】マイクロプロセッサ100内部にプロセッ
サコア101とI/Oインターフェース102、Pha
se Locked Loop(以下、PLL)10
3、周波数変更フラグ104、ゲーティング回路105
を有しており、外部より発振器106から基底クロック
208を入力する。基底クロック208はPLL103
へ入力され、それによってプロセッサクロック203を
生成し、プロセッサコア101やI/Oインターフェー
ス102へ出力する。また、PLL103の周波数設定
信号201を受け取り、その情報によってPLL103
のクロックを決定する。さらに、PLLがロックしてい
ない期間を示す信号であるアンロック信号202を周波
数変更フラグ104へと送りこれでPLL103の状態
を示す。周波数変更フラグ104で保持する内容を周波
数変更信号204へ出力し、ゲーティング回路105で
I/Oクロック206をI/Oインターフェース102
へ出力するか制御する。ゲーティッドI/Oクロック2
09をI/Oインターフェース102へ入力し、クロッ
クが入力されていれば、それによって外部のI/Oデー
タ207を処理し、DMAバス200を通してプロセッ
サコア101へデータの転送を行う。
【0013】周波数変更が生じた場合、周波数設定20
1がPLL103へ入力され、それに応じてPLL10
3は発振を停止しアンロック期間を示すアンロック信号
202を出力する。アンロック信号202の情報を周波
数変更フラグ104で保持し、プロセッサクロック20
3以外のクロックをゲーティング回路105で停止す
る。それによって、I/Oインターフェースでのデータ
処理が停止する。PLL103がロックした場合、コア
クロック203を出力し、同時にアンロック信号202
を解除する。周波数変更フラグ104は情報を更新し、
I/Oインターフェース102へのクロック供給を再開
し、I/Oデータ207の処理を再開しプロセッサコア
101へDMAバス200を通じてデータ転送を行う。
【0014】図2は周波数変更の際のタイミングチャー
トを示した図である。周波数を変更する前では、コアク
ロック203、ゲーティッドI/Oクロック209は供
給されているが、PLL103の周波数の変更が始まっ
たとき、周波数変更信号204はLowへ移行する。そ
の信号を受けたゲーティング回路105はI/Oクロッ
ク206の出力を停止しゲーティッドI/Oクロック2
09のようにクロックの伝播を停止する。PLL103
の周波数変更が終了しコアクロック203の出力を再開
し、周波数変更信号204はHighへ移行する。そし
てI/Oクロック206をI/Oインターフェース10
2へ供給を再開する。
【0015】別の実現方法を図3と図4に示す。図3は
ゲーティング回路105がマイクロプロセッサ100の
外部へ設置した場合を示す。基本的な動作は図1と同様
であるが、周波数変更信号204は一度プロセッサ外部
へと出力される。出力された周波数変更信号204はマ
イクロプロセッサ100の外部に設けたゲーティング回
路105へ入力しゲーティッドI/Oクロック209を
生成し、マイクロプロセッサ100へ出力する。このよ
うに外部にゲーティング回路105を設置することで、
ゲーティング回路105へマイクロプロセッサ100の
内部要因だけでなく、プロセッサ外部要因による条件を
さらに付加することが可能である。
【0016】図4はPLL103が出力していたアンロ
ック信号202をプロセッサコア101が制御する方式
である。これはソフトウェアによって周波数を変更する
場合、まず周波数変更要求信号210を出力し、周波数
変更フラグ104へ情報を更新する。更新した情報は周
波数変更信号204へ出力し、ゲーティング回路105
によってI/Oクロック206を制御し、I/Oインタ
ーフェース102のデータ処理を停止する。PLL10
3の周波数変更が終了した時点で、プロセッサクロック
203が入力されプロセッサコア101は正しく変更が
終了したかを確認した後、周波数変更フラグ104の情
報を更新し、停止していたI/Oクロック206の供給
をゲーティッドI/Oクロック209へ再開し、I/O
インターフェース102がデータ処理を行える状態にす
る。
【0017】図5はソフトウェアで周波数変更を行う場
合のフローチャート図を示したものである。まず、周波
数変更を行う場合は300から始まり、I/Oクロック
の停止を301で行う。これによってI/Oインターフ
ェースからプロセッサコア101へのデータ転送を停止
することができる。その後、PLLへ変更後の周波数パ
ラメータの転送を302で行い、プロセッサとしてはP
LLが正しく設定が完了したかをチェックするループ3
03で待機する。このとき、プロセッサクロックが停止
してしまう為、このループ303のどこかで停止してい
ることになる。PLLの周波数設定終了後、プロセッサ
クロックが供給され、ループ303のどこかで停止して
いた処理が再開される。その後再度判別をループ303
で行い合格したときI/Oクロックが再開され、メイン
プログラムへ復帰する。
【0018】図6はI/Oインターフェース102外部
でクロックのゲーティングを行うのではなく、受け取っ
たI/Oデータ207の有効性を判断してDMAバス2
00へ出力する方法を示した図である。I/Oインター
フェース102へプロセッサ外部から入力されたI/O
クロック206とI/Oデータ207があり、I/Oク
ロック206はI/Oインターフェース102のフリッ
プフロップやシンクロナイザ109へ入力される。I/
Oデータ207はデータバッファ107で保持され、組
合せ回路108でデータ処理される。処理されたデータ
は、周波数変更フラグ104が出力した周波数変更信号
204によってデータの有効性を判定する。周波数が変
更中であった場合は組合せ回路108で処理したデータ
を出力しないが、周波数が変更中で無かった場合はシン
クロナイザ109へと出力される。シンクロナイザ10
9が受信したデータはプロセッサクロック203とI/
Oクロック206の同期を取り、DMAバス200へ出
力されプロセッサコア101へと送られる。
【0019】
【発明の効果】本発明を適用することでプロセッサをリ
セットすることなくデータを保持した状態で動作周波数
を変更し、プロセッサの動作を保障することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したマイクロプロセッサの概略
図。
【図2】周波数変更の際のタイミングチャート図。
【図3】クロックのゲーティング回路を外部へ移動した
概略図。
【図4】プロセッサコアによって周波数変更フラグを操
作する概略図。
【図5】ソフトウェアで周波数変更を行う場合のフロー
チャート図。
【図6】I/Oインターフェース内部でデータの有効性
を制御する概略図。
【符号の説明】
100…マイクロプロセッサ、101…プロセッサコ
ア、102…I/Oインターフェース、103…PLL
(Phase Locked Loop)、104…周波数変更フラグ、
109…シンクロナイザ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 光一 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 Fターム(参考) 5B079 BA01 BA11 CC13 DD04 DD20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部の水晶発振器より入力したクロック
    を使用してPLLでクロックを生成できる機能を有し、
    1つ以上のI/Oインターフェースを持ち、PLLの周
    波数変更中であるフラグを持ち、それによってI/Oイ
    ンターフェースのクロックを停止、再開して、クロック
    変更後の動作を保障することのできる機能を有するマイ
    クロプロセッサ。
  2. 【請求項2】 状況に応じてマイクロプロセッサの動作
    周波数をあげたり下げたりする場合にI/Oインターフ
    ェース用のクロックを停止することでデータ転送を抑制
    し、周波数変更後でも動作を保障することのできる機能
    を有するマイクロプロセッサ。
  3. 【請求項3】 PLLの周波数変更中であることを示す
    フラグをプロセッサ外部へ出力し、その信号によって外
    部から入力されるI/Oインターフェース用クロックを
    停止する機能を有するマイクロプロセッサとその周辺シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 周波数変更時に、ソフトウェアによりI
    /Oインターフェースのクロックを停止し、PLLのロ
    ック後、クロック停止を解除してI/Oインターフェー
    スを安定動作させることが可能であるソフトウェアとマ
    イクロプロセッサ。
  5. 【請求項5】 PLLがロックするまでの期間を表すフ
    ラグにより、I/Oインターフェースがその時点で処理
    しているデータを有効か無効であるかを判断し、無効で
    あった場合は処理中のデータを破棄することのできる機
    能を持ったマイクロプロセッサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2499374A (en) * 2012-01-30 2013-08-21 St Microelectronics Grenoble 2 Circuit supplying two clock frequencies, while changing from one frequency to the other does not supply a clock signal.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2499374A (en) * 2012-01-30 2013-08-21 St Microelectronics Grenoble 2 Circuit supplying two clock frequencies, while changing from one frequency to the other does not supply a clock signal.
US8831160B2 (en) 2012-01-30 2014-09-09 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Method and apparatus for switching clock frequency in a system-in-package device

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