JP2004234047A - 電子回路およびアセンブラ - Google Patents

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Shohei Ishida
正平 石田
Yoshiaki Kasuga
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Abstract

【課題】命令を読み出してCPUが実行する電子回路において、クロックを切り替える際に、ジャンプ命令またはクロック切替のための命令をCPUが実行する必要のない電子回路を実現する。
【解決手段】命令と各命令に対応する付加ビットとが命令メモリ100に格納されており、CPU100からの命令読み出しによって読み出される命令に対応する付加ビットがクロック切替制御部120へ出力され、その付加ビットの情報に応じてクロック切替制御部120がクロック選択信号を生成し、クロック切替部130がクロック選択信号に従って周波数の異なる複数のクロックのなかから1つを選択してCPU110へ供給することにより、CPU110がジャンプ命令またはクロック切替のための命令を実行することなくクロックを切り替えることができる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、命令を読み込み実行する電子回路およびその電子回路に対応するアセンブラに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、命令を読み込み実行する電子回路において、消費電力削減のために、例えば、特許文献1に記載の電子機器が公開されていた。図9は、この従来の電子回路の構成図である。CPU901とメモリ902とが双方向バス903により接続されており、バス903はアドレスとデータが時分割で送信される。このバス903はレジスタ904を介してウィンドウコンパレータ905が接続されている。CPU901はプログラム実行時にアドレスをメモリ902とレジスタ904とに出力する。CPU901は後述のスイッチ回路906を介して処理モードに応じた速度のクロックが供給される。メモリ902には、特定アドレス領域Bに低速動作モードのプログラムが格納されている。特定アドレス領域Bの上限値と下限値とを出力する基準アドレス発生回路909があり、上限値と下限値をウィンドウコンパレータ905に出力する。ウィンドウコンパレータ905は、レジスタ904からアドレスを受け取り、そのアドレスを基準アドレス発生回路909から受け取った上限値および下限値と比較して、アドレスが特定領域Bの中かどうかを判定し、特定領域Bの中であれば、遅いクロックを選択し、特定領域Bの外であれば速いクロックを選択する選択信号を、前述のスイッチ回路906に出力する。スイッチ回路906は、ウィンドウコンパレータ905から受け取った選択信号に従い、低速クロックCKL907と高速クロックCKH908とからいずれかを選択して、CPU901へ供給する。
【0003】
この構成により、CPU901が実行するプログラムが特定領域B内かどうかにより、CPUのクロックを切り替えることができるので、クロックを切り替えるための命令をプログラムしておかなくともクロックを切り替えることができ、ステップ数を増やさずにクロックを切り替えることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平3−55614号公報(第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、処理速度が低速でよいときには低速クロックに切り替えられて低消費電力化を図れるが、クロックを切り替えるには、一連の命令は、特定のアドレス領域に入ったり、出たりする必要があり、複数回切り替えるためには、特定アドレス領域へ入る時と出る時にジャンプ命令を実行する必要があり、ジャンプ命令の実行サイクルが余分にかかり、処理時間が増大するという課題があった。
【0006】
また、CPUの周辺回路のクロックを停止してもCPUの命令実行を妨げない場合にその周辺回路のクロック供給を停止して低消費電力化を図るときには、同様にジャンプ命令や周辺回路のクロック供給を制御する命令をCPUに実行させる必要があり、命令の実行サイクルが余分にかかり、処理時間が増大するという課題があった。
【0007】
本発明は、CPUの処理時間の増大を抑え、かつ低消費電力化を図ることのできる電子回路およびアセンブラを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成をとる。
【0009】
請求項1記載の電子回路は、命令と命令に対応する付加情報とを格納し、各命令の読み出し時に命令と命令に対応する付加情報とを出力する命令メモリと、命令メモリから命令を読み出して実行するCPUと、命令メモリから命令が読み出されるときに出力される付加情報を入力し、付加情報で指定されたクロックを選択するためのクロック選択信号を出力するクロック切替制御部と、クロック選択信号に基づいて複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを選択しCPUに供給するクロック切替部とを備えている。
【0010】
この電子回路によれば、命令メモリには命令と各命令に対応する付加情報が格納され、CPUが読み出した命令に対応する付加情報に従い、クロック切替制御部およびクロック切替部により、CPUへ供給するクロックを切り替えるため、ジャンプ命令やクロック切替のための命令をCPUが実行する必要はなく、処理時間の増大を抑えられる。また、実行する命令に応じて低速(低周波数)のクロックに切り替えられることで低消費電力化を図ることができる。
【0011】
また、請求項2記載のアセンブラは、請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを生成するアセンブラであり、アセンブリ言語で複数の命令を記述したアセンブラプログラムと、アセンブラプログラムを構成する1つ以上の命令からなる複数の命令群のそれぞれに対し複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを指定するクロック切替情報とを入力し、アセンブラプログラムの各命令をマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、クロック切替情報に応じてクロックを指定する付加情報をマシン語の各命令に対応させて生成し出力するものである。
【0012】
このアセンブラにより、請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを容易に生成することができる。
【0013】
また、請求項3記載のアセンブラは、請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを生成するアセンブラであり、アセンブリ言語で複数の命令を記述したアセンブラプログラムに、アセンブラプログラムを構成する1つ以上の命令からなる複数の命令群のそれぞれに対し複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを指定するクロック切替情報を付加したソースプログラムを入力し、アセンブラプログラムの各命令をマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、クロック切替情報に応じてクロックを指定する付加情報をマシン語の各命令に対応させて生成し出力するものである。
【0014】
このアセンブラにより、請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを容易に生成することができる。
【0015】
請求項4記載の電子回路は、命令と命令に対応する付加情報とを格納し、各命令の読み出し時に命令と命令に対応する付加情報とを出力する命令メモリと、命令メモリから命令を読み出して実行するCPUと、CPUの制御により動作する1つまたは複数の周辺回路と、命令メモリから命令が読み出されるときに出力される付加情報を入力し、付加情報で示されたクロックを停止できる周辺回路を指定するクロック停止制御信号を出力するクロック停止ブロック選択部と、クロック停止制御信号で指定される周辺回路へのクロック供給を停止し、指定されない周辺回路へクロックを供給するクロック供給制御部とを備えている。
【0016】
この電子回路によれば、命令メモリには命令と各命令に対応する付加情報が格納され、CPUが読み出した命令に対応する付加情報に従い、クロック停止ブロック選択部およびクロック供給制御部により、命令実行に影響しない周辺回路へのクロックを停止することができるため、ジャンプ命令やクロック停止のための命令をCPUが実行する必要はなく、処理時間の増大を抑えられる。また、実行する命令に応じて周辺回路へのクロック供給を停止することで低消費電力化を図ることができる。
【0017】
また、請求項5記載のアセンブラは、請求項4記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを生成するアセンブラであり、アセンブリ言語で複数の命令を記述したアセンブラプログラムと、アセンブラプログラムで記述できる各命令について、どの周辺回路のクロックを停止できるかを記述した命令−クロック停止ブロック対応表とを入力し、アセンブラプログラムの各命令をマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、マシン語の各命令についてどの周辺回路のクロックが停止できるかを示す付加情報を、命令−クロック停止ブロック対応表に基づいて生成し出力するものである。
【0018】
このアセンブラにより、請求項4記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを容易に生成することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の電子回路の構成図である。100は、命令と各命令に対応する付加情報である付加ビットとを格納し、命令読み出し時に、命令と付加ビットとを出力する命令メモリである。110は、命令メモリ100から命令を読み出して実行するCPUである。120は、命令メモリ100から命令が読み出されるときに出力される付加ビットを入力とし、クロックを選択するクロック選択信号を出力するクロック切替制御部である。130は、クロック切替制御部120が出力するクロック選択信号に従い複数のクロックから1つを選択してCPU110に供給するクロック切替部である。
【0021】
次に、この回路の動作を説明する。CPU110は、アドレスおよび読み出し制御信号を命令メモリ100に出力する。命令メモリ100は、CPU110から受け取ったアドレスに格納されている命令をCPU110へ出力し、同時に、対応する付加ビットをクロック切替制御部120へ出力する。クロック切替制御部120は、受け取った付加ビットに応じたクロック選択信号を出力する。クロック選択信号は例えば、付加ビットが01であれば、第1のクロックCLK1を選択し、付加ビットが10であれば、第2のクロックCLK2を選択する信号である。クロック切替部130は、クロック切替制御部120から受け取ったクロック選択信号に従って、複数のクロックCLK1,CLK2,・・・CLKn のうちの1つのクロックをCPU110へ供給する。CLK1,CLK2,・・・CLKnのそれぞれは周波数の異なるクロックである。
【0022】
以上のように本実施の形態の電子回路は、各命令ごとにもつ付加ビットによってクロック切替制御を行うため、何度クロックを切り替える場合でも、ジャンプ命令やクロックを切り替える命令をCPU110で実行することなく、クロックを切り替えることが可能となり、処理時間の増大を抑えられる。また、実行する命令に応じて低速(低周波数)のクロックに切り替えられることで低消費電力化を図ることができる。
【0023】
図2(a)および図2(b)は、それぞれ本発明の第1の実施の形態に係わる電子回路のアセンブラの構成図である。本実施の形態におけるアセンブラは、プログラマーが編集しやすい記述方式で命令を記述したソースプログラムから、図1の命令メモリ100に格納する、CPU110が実行できるマシン語の命令と付加ビットとを生成するアセンブラである。
【0024】
図2において、200は、プログラマーが編集しやすい記述方式で命令を記述したアセンブラプログラムである。210は、アセンブラプログラム200内の1つ以上の命令からなる複数の命令群のそれぞれに対し、複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを指定するクロック切替情報である。220はアセンブラである。230は、アセンブラ220が出力するマシン語の命令と付加ビットである。また、240は、アセンブラプログラム内にクロック切替情報を挿入(付加)したソースプログラムである。
【0025】
図2(a)の構成では、アセンブラプログラム200とクロック切替情報210とを別々のファイルとして作成し、アセンブラ220では、それらアセンブラプログラム200とクロック切替情報210とを入力し、回路が直接実行できるマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、クロックを指定する付加ビットを生成して出力する。
【0026】
また、図2(b)の構成では、図3のようにアセンブラプログラム200とクロック切替情報211とを1つのファイル(ソースプログラム240)として作成し、アセンブラ220では、そのソースプログラム240を入力し、回路が直接実行できるマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、クロックを指定する付加ビットを生成して出力する。
【0027】
図3は、図2(b)のソースプログラム240の記述例であり、アセンブラプログラム200中にクロック切替情報211として擬似命令が付加されている。クロックを切り替えたい命令の前に、指定したいクロックに対応した擬似命令を記述することで、各命令と指定したいクロックとを対応させる。ここで、例えば、クロックCLK1を指定したい場合、擬似命令1、クロックCLK2を指定したい場合、擬似命令2を記述する。
【0028】
図4は、図3に示したソースプログラム240をマシン語と付加ビットに変換した結果である。アセンブラ220は、アセンブラプログラムに記述されている命令をマシン語に変換すると同時に、変換中の命令の前で一番近い擬似命令に応じて、付加ビットを生成する。図3のプログラムの場合、命令1、命令2をマシン語に変換する際には、付加ビットは擬似命令1に対応した01を出力し、命令3、命令4をマシン語に変換する際には、付加ビットは擬似命令2に対応した10を出力する。
【0029】
なお、図2(a)のように、アセンブラプログラム200とクロック切替情報210とを別々のファイルとして作成し入力する場合には、クロック切替情報210中に、図3のクロック切替情報211であるクロック切替えのための複数の疑似命令に加え、それらの各疑似命令とアセンブラプログラム200の各命令群とを対応させるための情報が記述されている。この情報は、例えば、アセンブラプログラム200の何行目〜何行目に対応しているかを各疑似命令について記述しておけばよい。この場合、アセンブラ220は、アセンブラプログラム200に記述されている命令をマシン語に変換すると同時に、クロック切替情報210を基に変換中の命令が記述された行に対応している擬似命令に応じて、付加ビットを生成する。
【0030】
この図2(a)のようにアセンブラプログラム200とクロック切替情報210とを別々のファイルとして作成するよりも、図2(b)のように1つのファイルとして作成するほうが、クロック切替えのための各疑似命令とアセンブラプログラム200の各命令群との対応付けを簡単に行え、ファイル作成を容易に行うことができる。
【0031】
以上のように本実施の形態におけるアセンブラ220では、プログラマーが編集しやすい記述方式で命令を記述したソースプログラムから、命令メモリ100に格納する、CPU110が実行できるマシン語の命令と付加ビットとを容易に生成することができる。
【0032】
なお、上記では、2ビットの付加ビットを例に説明したが、何ビットでもよく、nビット(nは1以上の整数)の付加ビットによって、最大、2のn乗個のクロックを切り替える構成とすることが可能である。
【0033】
(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態の電子回路の構成図である。500は、命令と各命令に対応する付加情報である付加ビットとを格納し、命令読み出し時に、命令と付加情報とを出力する命令メモリである。510は、命令メモリ500から命令を読み出して実行するCPUである。520、521、522は、CPU510の制御により動作する周辺回路である。530は、命令メモリ500から命令が読み出されるときに出力される付加ビットを入力とし、周辺回路520、521、522のうちからクロックを停止する周辺回路を選択するクロック停止制御信号を出力するクロック停止ブロック選択部である。540は、クロック停止制御信号に従い周辺回路520、521、522へのクロックを供給するか停止するかを切り替えるクロック停止制御部である。
【0034】
次に、この回路の動作を説明する。CPU510は、アドレスおよび読み出し制御信号を命令メモリ500に出力する。命令メモリ500は、CPU510から受け取ったアドレスに格納されている命令をCPU510へ出力し、同時に、対応する付加ビットをクロック停止ブロック選択部530へ出力する。クロック停止ブロック選択部530は、受け取った付加ビットに応じたクロック停止制御信号を出力する。クロック停止制御信号の生成方法としては、例えば、付加ビットが100であれば、第1周辺回路520のクロック供給を停止し、第2周辺回路521および第3周辺回路522へはクロックを供給するといったように、付加ビットの各ビットが各周辺回路に対応して、値が0か1かで対応する周辺回路のクロックを停止させるかどうかを制御する信号を生成する。クロック停止制御部540は、クロック停止ブロック選択部530が出力するクロック停止制御信号に従い、周辺回路520、521、522のクロック供給をそれぞれ停止する。
【0035】
以上のように本実施の形態の電子回路では、各命令ごとにもつ付加ビットによって周辺回路のクロック供給制御を行うため、何度クロック供給制御を切り替える場合でも、ジャンプ命令やクロック供給を停止したり供給再開のための命令をCPU510で実行することなく、クロック供給停止の制御が可能となり、処理時間の増大を抑えられる。また、実行する命令に応じて周辺回路へのクロック供給を停止することで低消費電力化を図ることができる。
【0036】
図6は、本発明の第2の実施の形態に係わる電子回路のアセンブラの構成図である。本実施の形態におけるアセンブラは、プログラマーが編集しやすい記述方式で命令を記述したアセンブラプログラムから、図5の命令メモリ500に格納する、CPU510が実行できるマシン語の命令と付加ビットとを生成するアセンブラである。600は、プログラマーが編集しやすい記述方式で命令を記述したアセンブラプログラムである。610は、アセンブラプログラムで記述できる各命令において、どの周辺回路のクロックを停止できるかを記述した命令−クロック停止ブロック対応表である。620は、アセンブラプログラム600の各命令を、回路が直接実行できるマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、変換中の命令において、どの周辺回路のクロックが停止できるかを示す付加ビットを、命令−クロック停止ブロック対応表610に従って生成して出力するアセンブラである。
【0037】
図7は、図6のアセンブラプログラム600と命令−クロック停止ブロック対応表610の記述例である。命令−クロック停止ブロック対応表610は、次のように記述する。例えば、命令1では、第1周辺回路のクロックが停止でき、第2周辺回路、第3周辺回路のクロックは停止できない場合、命令1の行の第1周辺回路の列は1、第2周辺回路および第3周辺回路の列はそれぞれ0、というように、それぞれの命令でクロック停止できる周辺回路の列は1、クロック停止できない周辺回路の列は0を記述する。ここで、命令−クロック停止ブロック対応表610の中の値は、状態を区別できればよく、0と1とが、上記例とは反対であっても、同様の機能を果たす。また、クロックを停止できるとは、該当周辺回路のクロックを停止してもCPUの命令実行を妨げない場合を意味する。
【0038】
図8は、図7に例示したアセンブラプログラム600と命令−クロック停止ブロック対応表610とからマシン語と付加ビットを生成した結果である。アセンブラは、アセンブラプログラム600に記述されている命令、例えば、命令1をマシン語に変換する際に、命令−クロック停止ブロック対応表610から、第1周辺回路、第2周辺回路、第3周辺回路のクロック停止の可否情報である100を読み取り、付加ビット100を生成する。
【0039】
以上のように本実施の形態のアセンブラでは、プログラマーが編集しやすい記述方式で命令を記述したアセンブラプログラム600から、命令−クロック停止ブロック対応表610を用いて、命令メモリ500に格納する、CPU510が直接実行できるマシン語の命令と付加ビットとを容易に生成することができる。
【0040】
なお、上記では、クロックを停止できる周辺回路520,521,522が3つの場合を例にとり、付加ビットを3ビットとしたが、クロックを停止する周辺回路の個数m(mは1以上の整数)に応じて付加ビットのビット数もmに設定すればよい。
【0041】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1記載の電子回路によれば、命令メモリには命令と各命令に対応する付加情報が格納され、CPUが読み出した命令に対応する付加情報に従い、クロック切替制御部およびクロック切替部により、CPUへ供給するクロックを切り替えるため、ジャンプ命令やクロック切替のための命令をCPUが実行する必要はなく、処理時間の増大を抑えられる。また、実行する命令に応じて低速(低周波数)のクロックに切り替えられることで低消費電力化を図ることができる。
【0042】
また、請求項2、請求項3記載のアセンブラにより、請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを容易に生成することができる。
【0043】
請求項4記載の電子回路によれば、命令メモリには命令と各命令に対応する付加情報が格納され、CPUが読み出した命令に対応する付加情報に従い、クロック停止ブロック選択部およびクロック供給制御部により、命令実行に影響しない周辺回路へのクロックを停止することができるため、ジャンプ命令やクロック停止のための命令をCPUが実行する必要はなく、処理時間の増大を抑えられる。また、実行する命令に応じて周辺回路へのクロック供給を停止することで低消費電力化を図ることができる。
【0044】
また、請求項5記載のアセンブラにより、請求項4記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを容易に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の電子回路の構成図
【図2】(a),(b)はそれぞれ本発明の第1の実施の形態に係わる電子回路のアセンブラの構成図
【図3】図2(b)におけるソースプログラム240の記述例を示す図
【図4】図3に示したソースプログラム240をマシン語と付加ビットに変換した結果を示す図
【図5】本発明の第2の実施の形態の電子回路の構成図
【図6】本発明の第2の実施の形態に係わる電子回路のアセンブラの構成図
【図7】図6のアセンブラプログラム600と命令−クロック停止ブロック対応表610の記述例を示す図
【図8】図7に例示したアセンブラプログラム600と命令−クロック停止ブロック対応表610とからマシン語と付加ビットを生成した結果を示す図
【図9】従来の電子回路の構成図
【符号の説明】
100 命令メモリ
110 CPU
120 クロック切替制御部
130 クロック切替部
200 アセンブラプログラム
210,211 クロック切替情報
220 アセンブラ
230 マシン語と付加ビット
240 ソースプログラム
500 命令メモリ
510 CPU
520,521,522 周辺回路
530 クロック停止ブロック選択部
540 クロック停止制御部
600 アセンブラプログラム
610 命令−停止可能ブロック対応表
620 アセンブラ
630 マシン語と付加ビット

Claims (5)

  1. 命令と前記命令に対応する付加情報とを格納し、各命令の読み出し時に前記命令と前記命令に対応する付加情報とを出力する命令メモリと、前記命令メモリから命令を読み出して実行するCPUと、前記命令メモリから命令が読み出されるときに出力される付加情報を入力し、前記付加情報で指定されたクロックを選択するためのクロック選択信号を出力するクロック切替制御部と、前記クロック選択信号に基づいて複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを選択し前記CPUに供給するクロック切替部とを備えた電子回路。
  2. 請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを生成するアセンブラであり、
    アセンブリ言語で複数の命令を記述したアセンブラプログラムと、前記アセンブラプログラムを構成する1つ以上の命令からなる複数の命令群のそれぞれに対し複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを指定するクロック切替情報とを入力し、前記アセンブラプログラムの各命令をマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、前記クロック切替情報に応じてクロックを指定する付加情報を前記マシン語の各命令に対応させて生成し出力するアセンブラ。
  3. 請求項1記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを生成するアセンブラであり、
    アセンブリ言語で複数の命令を記述したアセンブラプログラムに、前記アセンブラプログラムを構成する1つ以上の命令からなる複数の命令群のそれぞれに対し複数のそれぞれ異なる周波数のクロックのうちから1つを指定するクロック切替情報を付加したソースプログラムを入力し、前記アセンブラプログラムの各命令をマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、前記クロック切替情報に応じてクロックを指定する付加情報を前記マシン語の各命令に対応させて生成し出力するアセンブラ。
  4. 命令と前記命令に対応する付加情報とを格納し、各命令の読み出し時に前記命令と前記命令に対応する付加情報とを出力する命令メモリと、前記命令メモリから命令を読み出して実行するCPUと、前記CPUの制御により動作する1つまたは複数の周辺回路と、前記命令メモリから命令が読み出されるときに出力される付加情報を入力し、前記付加情報で示されたクロックを停止できる前記周辺回路を指定するクロック停止制御信号を出力するクロック停止ブロック選択部と、前記クロック停止制御信号で指定される前記周辺回路へのクロック供給を停止し、指定されない前記周辺回路へクロックを供給するクロック供給制御部とを備えた電子回路。
  5. 請求項4記載の電子回路の命令メモリに格納される命令と付加情報とを生成するアセンブラであり、
    アセンブリ言語で複数の命令を記述したアセンブラプログラムと、前記アセンブラプログラムで記述できる各命令について、どの周辺回路のクロックを停止できるかを記述した命令−クロック停止ブロック対応表とを入力し、前記アセンブラプログラムの各命令をマシン語の命令へ変換して出力すると同時に、前記マシン語の各命令についてどの周辺回路のクロックが停止できるかを示す付加情報を、前記命令−クロック停止ブロック対応表に基づいて生成し出力するアセンブラ。
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