JP2003271261A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2003271261A
JP2003271261A JP2002073703A JP2002073703A JP2003271261A JP 2003271261 A JP2003271261 A JP 2003271261A JP 2002073703 A JP2002073703 A JP 2002073703A JP 2002073703 A JP2002073703 A JP 2002073703A JP 2003271261 A JP2003271261 A JP 2003271261A
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JP
Japan
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signal
signal processing
arbiter
processing unit
circuit
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Shinichiro Kobayashi
新一郎 小林
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

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  • Power Sources (AREA)
  • Bus Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無駄な電力の消費を低減することができる半
導体装置を提供する。 【解決手段】 この半導体装置10は、所定のディジタ
ル信号処理を行うディジタル信号処理ユニット21、デ
ィジタル信号処理ユニット21からアービタ11にリク
エスト信号が出力されてからアービタ11からディジタ
ル信号処理ユニット21にアクノリッジ信号が入力され
るまでの応答時間に応じて分周比を決定し、決定した分
周比を表す分周比信号を出力する監視回路22、外部か
ら入力されるクロック信号を、分周比信号によって表さ
れる分周比で分周し、ディジタル信号処理ユニット21
に出力する分周回路23をそれぞれ具備する機能ブロッ
ク1〜nと、機能ブロック1〜n間の調停及びデータ転
送、並びに機能ブロック1〜nと外部回路との間の調停
及びデータ転送を行うアービタ11とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の機能をそれ
ぞれ実現する複数の信号処理回路と、複数の信号処理回
路間の調停及びデータ転送を行うアービタを具備する半
導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】中央演算処理ブロックを具備する従来の
半導体装置について、図3を参照しながら説明する。図
3は、従来の半導体装置を示す図である。図3に示すよ
うに、半導体装置41は、I/O(Input/Output)ブロ
ック42と、中央演算処理ブロック43とを具備する。
I/Oブロック42及び中央演算処理ブロック43には
外部からクロック信号が入力されており、I/Oブロッ
ク42及び中央演算処理ブロック43は、このクロック
信号に同期して動作する。I/Oブロック42は、外部
回路(例えば、RAM(Read Only Memory)等)からデ
ータを受け取り、中央演算処理ブロック43に出力す
る。中央演算処理ブロック43は、I/Oブロック42
から受け取ったデータに所定の処理を施し、処理の結果
として得られたデータをI/Oブロック42に出力す
る。I/Oブロック42は、中央演算処理ブロック43
からデータを受け取り、外部回路に出力する。
【0003】この半導体装置41において、RAM等の
外部回路の動作速度が遅い等の理由により、I/Oブロ
ック42がクロック信号に追従できなくなるというノイ
マンボトルネックが生ずることがある。このノイマンボ
トルネックが生じた場合、I/Oブロック42において
中央演算処理ブロック43に転送すべきデータが無くな
り、中央演算処理ブロック43には処理すべきデータが
無い状態となる。しかしながら、このような状態におい
ても、中央演算処理ブロック43にはクロック信号が供
給されているため、半導体装置41は、無駄な電力を消
費することとなる。
【0004】このような無駄な電力の消費を低減するた
めに、クロック信号を分周する分周回路を具備すること
も考えられる。図4は、このような分周回路を具備する
半導体装置を示す図である。図4に示すように、半導体
装置44は、I/Oブロック42と、中央演算処理ブロ
ック43と、分周回路45とを具備する。I/Oブロッ
ク42には外部からクロック信号が入力されており、I
/Oブロック42は、このクロック信号に同期して動作
する。分周回路45は、外部からクロック信号を受け取
り、受け取ったクロック信号を1/n(nは、正の数)
に分周して中央演算処理ブロック43に出力する。中央
演算処理ブロック43は、分周回路45が出力するクロ
ック信号に同期して動作する。
【0005】半導体装置44においては、中央演算処理
ブロック43の動作速度をI/Oブロック42の動作速
度より低くすることができるため、ノイマンボトルネッ
クが生じ難くなり、無駄な電力消費を低減することがで
きる。しかしながら、中央演算処理ブロック43が分周
回路45から出力されるクロック信号に同期することと
すると、RAM等の外部回路の速度が向上した場合に、
半導体装置44のパフォーマンスは、半導体装置41の
パフォーマンスより低いものとなってしまう。
【0006】ところで、日本国特許出願公開(特開)平
5−313779号公報(以下、「文献1」ともいう)
には、コンピュータのCPUにクロック信号を供給する
クロック発振回路に、コンピュータのアクセス状態を検
出する検出手段と、この検出手段の検出信号を入力し、
クロック信号の停止やクロック信号の周波数の低下を自
動制御するクロック信号制御手段とを備えたことを特徴
とするクロック発振回路が掲載されている。文献1に掲
載されたクロック発振回路は、コンピュータのアクセス
状態を表す検出信号に応じてクロック信号の停止やクロ
ック信号の周波数の低下を自動制御するものではある。
しかしながら、文献1に掲載されたクロック発振回路
は、所定の機能をそれぞれ実現する複数の信号処理回路
を有するものではなく、各信号処理回路が他の信号処理
回路との間のデータ転送状態に応じて適切な動作周波数
を決定するものでもない。
【0007】また、特開平8−272493号公報(以
下、「文献2」ともいう)には、周辺ユニットである外
部接続機器への入出力を制御する入出力制御回路と、内
外部よりのアクセス要求信号を監視し検出する手段と、
検出したアクセス頻度に応じて複数の入出力制御回路の
該当する入出力制御回路ごとの電源をON,OFFする
手段とを有することを特徴とする計算機電源制御システ
ムが掲載されている。しかしながら、文献2に掲載され
た計算機電源制御システムは、内外部よりのアクセス要
求信号を監視し、アクセス頻度に応じて複数の入出力制
御回路の該当する入出力制御回路ごとの電源をON、O
FFするものであり、所定の機能をそれぞれ実現する複
数の信号処理回路を有するものではなく、各信号処理回
路が他の信号処理回路との間のデータ転送状態に応じて
適切な動作周波数を決定するものでもない。
【0008】また、特開2000−148279号公報
(以下、「文献3」ともいう)には、クロック信号発生
部と、該クロック信号発生部からのクロック信号に基づ
いて動作するクロック制御式動作部を有する電子機器で
あって、クロック制御式動作部が休止状態にある時には
クロック信号発生部からのクロック信号周波数が低くな
るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする電
子機器が掲載されている。文献3に掲載された電子機器
は、クロック制御式動作部が休止状態にある時にクロッ
ク信号周波数を低くするものではある。しかしながら、
文献3に掲載された電子機器は、所定の機能をそれぞれ
実現する複数の信号処理回路を有するものではなく、各
信号処理回路が他の信号処理回路との間のデータ転送状
態に応じて適切な動作周波数を決定するものでもない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記の点に鑑
み、本発明は、所定の機能をそれぞれ実現する複数の信
号処理回路を含み、各信号処理回路が他の信号処理回路
との間のデータ転送状態に応じて適切な動作周波数を決
定することができる半導体装置を提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、所定の機能をそれぞれ
実現する複数の信号処理回路と、複数の信号処理回路間
の調停及びデータ転送を行うアービタと、を含む半導体
装置であって、複数の信号処理回路が、所定の機能を実
現するための信号処理を行う信号処理ユニットであっ
て、アービタにリクエスト信号を出力し、リクエスト信
号への応答としてのアクノリッジ信号をアービタから受
信した場合に、信号処理を行うために必要なデータの転
送をアービタを介して行う信号処理ユニットと、リクエ
スト信号及びアクノリッジ信号を監視し、リクエスト信
号がアービタに出力されてからアクノリッジ信号がアー
ビタから入力されるまでの時間に基づいて、信号処理ユ
ニットに供給するクロック信号の分周比を表す分周比信
号を出力する監視回路と、外部から供給されるクロック
信号を、分周比信号によって表される分周比で分周し、
信号処理ユニットに出力する分周回路と、をそれぞれ具
備することを特徴とする。
【0011】ここで、アービタが、複数の信号処理回路
と外部回路との間の調停及びデータ転送をも行うことと
しても良い。また、監視回路が、リクエスト信号がアー
ビタに出力されてからアクノリッジ信号がアービタから
入力されるまでのクロック数を計数することにより、リ
クエスト信号がアービタに出力されてからアクノリッジ
信号がアービタから入力されるまでの時間を測定するこ
ととしても良い。
【0012】以上の構成によれば、各信号処理回路が他
の信号処理回路との間のデータ転送状態に応じて適切な
動作周波数を決定することができ、無駄な電力の消費を
低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要
素については、同一の参照番号で示している。図1に、
本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す。図1にお
いて、半導体装置10は、複数の機能ブロック1〜n
と、アービタ11とを具備する。
【0014】複数の機能ブロック1〜nは、所定の機能
を有する中央演算処理ブロック、DMA(Direct Memor
y Access)ブロック等である。アービタ11は、機能ブ
ロック1〜n間の調停及びデータ転送、並びに機能ブロ
ック1〜nと外部回路との間の調停及びデータ転送を行
う。より詳細には、アービタ11は、ある機能ブロック
からリクエスト信号を受信すると、当該リクエスト信号
に応じて他の機能ブロック又は外部回路との調停を行
い、データ転送の準備が整うと、アクノリッジ信号を当
該機能ブロックに出力する。これにより、当該機能ブロ
ックへのデータ転送が開始される。
【0015】図2は、機能ブロック1〜nの内部構成を
示す図である。図2に示すように、機能ブロック1〜n
は、ディジタル信号処理ユニット21と、監視回路22
と、分周回路23とをそれぞれ含んでいる。ディジタル
信号処理ユニット21は、含まれる機能ブロックに応じ
た所定のディジタル信号処理を行うユニットである。例
えば、中央演算処理ブロックに含まれるディジタル信号
処理ユニット21は、マイクロコードを格納するROM
(Read Only Memory)、命令デコーダ、レジスタ、AL
U(Arithmetic and Logic Unit)等を有しており、算
術演算、論理演算等を行う。また、DMAブロックに含
まれるディジタル信号処理ユニット21は、DMA制御
回路、バッファメモリ等を有しており、DMA転送を行
う。
【0016】監視回路22は、ディジタル信号処理ユニ
ット21がアービタ11に出力するリクエスト信号と、
アービタ11がリクエスト信号への応答としてディジタ
ル信号処理ユニット21に出力するアクノリッジ信号と
を常時監視している。そして、監視回路22は、リクエ
スト信号が出力されてからアクノリッジ信号が入力され
るまでの応答時間に応じて分周比を決定し、決定した分
周比を表す分周比信号を分周回路23に出力する。分周
回路23は、外部から入力されるクロック信号を、監視
回路22が出力する分周比信号によって表される分周比
で分周し、ディジタル信号処理ユニット21に出力す
る。ディジタル信号処理ユニット21は、この分周され
たクロック信号に同期して動作する。
【0017】このように、半導体装置10によれば、監
視回路22が、リクエスト信号が出力されてからアクノ
リッジ信号が入力されるまでの応答時間に応じて分周比
を決定し、分周回路23が、外部から入力されるクロッ
ク信号をこの分周比で分周し、ディジタル信号処理ユニ
ット21が、分周回路23によって分周されたクロック
回路に同期して動作する。従って、ディジタル信号処理
ユニット23が、リクエスト信号が出力されてからアク
ノリッジ信号が入力されるまでの応答時間に応じた周波
数で動作することとなり、無駄な電力消費を低減するこ
とができる。
【0018】また、監視回路22が、リクエスト信号と
アクノリッジ信号とを常時監視し、リクエスト信号及び
アクノリッジ信号の入出力の度に分周比を決定するの
で、動的に分周比を変化させることができ、半導体装置
10のパフォーマンスを最適にすることができる。
【0019】具体的には、例えば、機能ブロック1内の
監視回路22が、機能ブロック2との間のデータ転送に
おいて、機能ブロック1内のディジタル信号処理ユニッ
ト21の動作周波数を20MHzとするための分周比信
号を出力したものとする。その後、機能ブロック1内の
監視回路22が、機能ブロック3との間のデータ転送に
おいて、機能ブロック1内のディジタル信号処理ユニッ
ト21の動作周波数を30MHzとするための分周比信
号を出力すると、機能ブロック1内のディジタル信号処
理ユニット21の動作周波数は、機能ブロック2との間
のデータ転送に適した動作周波数(20MHz)から機
能ブロック3との間のデータ転送に適した動作周波数
(30MHz)に上昇することとなる。さらにその後、
機能ブロック1と機能ブロック2との間のデータ転送が
開始される場合には、機能ブロック1内の監視回路22
は、機能ブロック1内のディジタル信号処理ユニット2
1の動作周波数を20MHzとするための分周比信号を
出力し、機能ブロック1内のディジタル信号処理ユニッ
ト21の動作周波数は、機能ブロック3との間のデータ
転送に適した動作周波数(30MHz)から機能ブロッ
ク2との間のデータ転送に適した動作周波数(20MH
z)に下降することとなる。このように、半導体装置1
0によれば、動的に分周比を変化させることができるの
で、パフォーマンスを最適にすることができる。
【0020】なお、監視回路22が、リクエスト信号が
出力されてからアクノリッジ信号が入力されるまでのク
ロック数を計数し、このクロック数から応答時間を算出
することとしても良い。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、各
信号処理回路が他の信号処理回路との間のデータ転送状
態に応じて適切な動作周波数を決定することができる。
これにより、無駄な電力の消費を低減することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す図
である。
【図2】図1の機能ブロックの内部構成を示す図であ
る。
【図3】従来の半導体装置を示す図である。
【図4】従来の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
1〜n 機能ブロック 10、41、44 半導体装置 11 アービタ 21 ディジタル信号処理ユニット 22 監視回路 23、45 分周回路 42 I/Oブロック 43 中央演算処理ブロック

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の機能をそれぞれ実現する複数の信
    号処理回路と、前記複数の信号処理回路間の調停及びデ
    ータ転送を行うアービタと、を含む半導体装置であっ
    て、 前記複数の信号処理回路が、 所定の機能を実現するための信号処理を行う信号処理ユ
    ニットであって、前記アービタにリクエスト信号を出力
    し、前記リクエスト信号への応答としてのアクノリッジ
    信号を前記アービタから受信した場合に、前記信号処理
    を行うために必要なデータの転送を前記アービタを介し
    て行う前記信号処理ユニットと、 前記リクエスト信号及び前記アクノリッジ信号を監視
    し、前記リクエスト信号が前記アービタに出力されてか
    ら前記アクノリッジ信号が前記アービタから入力される
    までの時間に基づいて、前記信号処理ユニットに供給す
    るクロック信号の分周比を表す分周比信号を出力する監
    視回路と、 外部から供給されるクロック信号を、前記分周比信号に
    よって表される分周比で分周し、前記信号処理ユニット
    に出力する分周回路と、をそれぞれ具備することを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記アービタが、前記複数の信号処理回
    路と外部回路との間の調停及びデータ転送をも行うこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記監視回路が、前記リクエスト信号が
    前記アービタに出力されてから前記アクノリッジ信号が
    前記アービタから入力されるまでのクロック数を計数す
    ることにより、前記リクエスト信号が前記アービタに出
    力されてから前記アクノリッジ信号が前記アービタから
    入力されるまでの時間を測定することを特徴とする請求
    項1又は2記載の半導体装置。
JP2002073703A 2002-03-18 2002-03-18 半導体装置 Withdrawn JP2003271261A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014505310A (ja) * 2011-01-28 2014-02-27 クアルコム,インコーポレイテッド バス相互接続のためのバスクロック周波数スケーリング、ならびに関係するデバイス、システム、および方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014505310A (ja) * 2011-01-28 2014-02-27 クアルコム,インコーポレイテッド バス相互接続のためのバスクロック周波数スケーリング、ならびに関係するデバイス、システム、および方法
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