JP2005037169A - 半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】各々の機能ブロックの消費電力を知ることができる半導体集積回路を提供する。
【解決手段】外部から供給される第1〜第3クロック信号に同期してそれぞれ動作する第1〜第3信号処理回路11〜13と、第1〜第3クロック信号をそれぞれ計数するための第1〜第3カウンタ21〜23と、第1〜第3カウンタ21〜23がそれぞれ計数した計数値を外部に出力するためのバスインタフェース回路14と、第1〜第3信号処理回路11〜13への第1〜第3クロック信号の供給をそれぞれ制御する第1〜第3クロックイネーブル信号を生成するためのクロックイネーブル信号生成回路15と、第1〜第3カウンタ21〜23をリセットするためのカウンタリセット信号及び動作させるためのカウンタイネーブル信号を供給するためのカウンタ制御回路16とを具備する。
【選択図】 図2
【解決手段】外部から供給される第1〜第3クロック信号に同期してそれぞれ動作する第1〜第3信号処理回路11〜13と、第1〜第3クロック信号をそれぞれ計数するための第1〜第3カウンタ21〜23と、第1〜第3カウンタ21〜23がそれぞれ計数した計数値を外部に出力するためのバスインタフェース回路14と、第1〜第3信号処理回路11〜13への第1〜第3クロック信号の供給をそれぞれ制御する第1〜第3クロックイネーブル信号を生成するためのクロックイネーブル信号生成回路15と、第1〜第3カウンタ21〜23をリセットするためのカウンタリセット信号及び動作させるためのカウンタイネーブル信号を供給するためのカウンタ制御回路16とを具備する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の信号処理回路等の機能ブロックを内蔵する半導体集積回路に関し、特に、各々の機能ブロックの消費電力を知ることが可能な半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体集積回路の消費電力の測定方法について説明する。
まず、半導体集積回路を基板に実装する。次に、基板内に形成されている電源供給用の配線に電流計を接続する。そして、基板及び半導体集積回路を動作させ、基板内に形成されている電源供給用の配線に流れる電流を電流計によって測定し、測定した電流値を用いて半導体集積回路の消費電力を算出していた。
【0003】
上記のような従来の測定方法では、基板に電流計を接続できない場合(例えば、基板が筐体に格納されている場合等)には、半導体集積回路の消費電力の測定を行うことができなかった。
また、基板内の1つの電源供給用の配線に複数の半導体集積回路、抵抗等が接続されている場合には、個々のデバイスの消費電力を知ることができなかった。
【0004】
さらに、近年、異なる複数のクロック信号にそれぞれ同期して動作する複数の機能ブロックを具備する半導体集積回路が用いられるようになってきているが、このような半導体集積回路内の複数の機能ブロックの各々の消費電力を知ることはできなかった。
【0005】
ところで、必要なときのみカウンタを動作させて消費電力を低減する計数装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に掲載されている計数装置は、内部の複数の機能ブロックの各々の消費電力を測定することを可能とするものではない。
【0006】
また、モジュール単位でクロック信号供給の判定を行う半導体集積回路装置等も知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に掲載されている半導体集積回路装置等も、内部の複数の信号処理回路の各々の消費電力を測定することを可能とするものではない。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−49593号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】
特開2000−148284号公報(第1頁、図1)
【0008】
【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、複数の信号処理回路等の機能ブロックを内蔵し、各々の機能ブロックの消費電力を知ることが可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数のクロック信号をそれぞれ計数するための複数のカウンタ回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路とを具備する。
【0010】
ここで、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための制御回路を更に具備することとしても良い。
【0011】
また、本発明の第2の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための制御回路と、複数の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路とを具備する。
【0012】
ここで、複数のカウンタ回路の動作を制御する第2群の制御信号を複数のカウンタ回路にそれぞれ供給する第2の制御回路を更に具備することとしても良い。
【0013】
また、本発明の第3の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する第1群の制御信号を生成するための第1の制御回路と、第1群の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路と、複数のカウンタ回路を動作させるための第2群の制御信号を複数のカウンタ回路に所定の期間それぞれ供給し、所定の期間経過後に、複数の計数値を読み取ることを外部のCPUに指示する割込み信号を生成する第2の制御回路とを具備する。
【0014】
また、本発明の第4の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための第1の制御回路と、複数の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、外部から供給されるもう1つの制御信号に基づいて、もう1つのクロック信号を複数のカウンタ回路に供給するための第2の制御回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路とを具備する。
【0015】
ここで、もう1つのクロック信号の周波数が、複数のクロック信号の周波数よりも低いこととしても良い。
【0016】
また、複数のカウンタの計数値をシリアル信号に変換して出力するための変換回路と、変換回路が出力するシリアル信号を外部に出力するための端子とを更に具備することとしても良い。
【0017】
以上の構成によれば、各々の機能ブロックの消費電力を知ることができる。
【0018】
【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は、本発明の第1の実施形態としての信号処理IC(Integrated Circuit)を用いたシステムの概要を示す図である。図1に示すように、このシステム1は、CPU(Central Processing Unit)2と、ROM(Read Only Memory)3と、クロックジェネレータ4と、本発明の第1の実施形態としての信号処理IC10とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC10は、バス5を介して接続されている。
【0019】
クロックジェネレータ4は、信号処理IC10から供給される第1〜第3クロックイネーブル信号に応じて、第1〜第3クロック信号を信号処理IC10に供給する。信号処理IC10は、クロックジェネレータ4から供給される第1〜第3クロック信号に同期して動作する。
【0020】
図2は、信号処理IC10の内部構成の概要を示す図である。図2に示すように、信号処理IC10は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、カウンタ制御回路16と、第1〜第3カウンタ21〜23とを具備する。
バスインタフェース回路14は、第1〜第3信号処理回路11〜13、クロックイネーブル信号生成回路15、カウンタ制御回路16、及び、第1〜第3カウンタ21〜23とバス5との間の信号の送受信を行う。
【0021】
クロックイネーブル信号生成回路15は、第1〜第3信号処理回路11〜13がそれぞれ生成するCLK制御信号をそのまま第1〜第3クロックイネーブル信号としてクロックジェネレータ4(図1参照)に供給するか、もしくはCPU2(図1参照)が供給する制御信号をバス5及びバスインタフェース回路14を介して受け取り、この制御信号に基づいて第1〜第3クロックイネーブル信号を生成してクロックジェネレータ4(図1参照)に供給する。
第1〜第3信号処理回路11〜13は、クロックジェネレータ4(図1参照)から供給される第1〜第3クロック信号に同期して動作し、所定の信号処理を行う。
【0022】
カウンタ制御回路16は、CPU2(図1参照)が供給する制御信号をバス5及びバスインタフェース回路14を介して受け取り、この制御信号に基づいてカウンタイネーブル信号及びカウンタリセット信号を第1〜第3カウンタ21〜23に供給する。
第1〜第3カウンタ21〜23は、カウンタイネーブル信号がアクティブの間、第1〜第3クロック信号をそれぞれ計数する。また、第1〜第3カウンタ21〜23は、カウンタリセット信号がアクティブとなったときに、計数値をリセットする。
【0023】
第1クロック信号が供給されている間における第1信号処理回路11の消費電力W1は、
【数1】
で算出される。ここで、K1は、
【数2】
で算出される定数である。また、第1信号処理回路11の平均動作率とは、第1信号処理回路11内の全ゲートの内の動作しているゲートの比率の時間平均であり、第1信号処理回路11の回路設計が終了した段階でパワーシミュレーションにより求めることができる。
【0024】
同様に、第2信号処理回路12の消費電力W2も、
【数3】
で算出される。ここで、K2は、
【数4】
で算出される定数である。
さらに、第3信号処理回路13の消費電力W3も、
【数5】
で算出される。ここで、K3は、
【数6】
で算出される定数である。
信号処理IC10の総消費電力Wallは、
【数7】
となる。ここで、Weは、信号処理IC10内の非同期回路部分の消費電力、静的消費電力などを含んだ補正消費電力である。
【0025】
再び図1を参照すると、ROM3が、定数K1〜K3を格納しており、CPU2は、必要に応じて、信号処理IC10から第1〜第3カウンタ21〜23(図2参照)の計数値を、ROM3から定数K1〜K3を読み出し、上記(1)、(3)、及び、(5)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図2参照)の各々の消費電力を算出することができる。
このように、CPU2が、第1〜第3信号処理回路11〜13(図2参照)の各々の消費電力をリアルタイムに算出することができるため、きめ細やかなパワーマネジメントを行うことが可能となる。
また、信号処理IC10の総消費電力を知る場合は、ROM3に格納されているWeをCPU2が読み出し、上記(7)式の演算を行うことにより求められる。
【0026】
なお、本実施形態においては、信号処理IC10が、クロックイネーブル信号生成回路15及びカウンタ制御回路16を具備することとしているが、クロックイネーブル信号生成回路15及びカウンタ制御回路16を信号処理IC10の外部に配設することとしても良い。
また、クロックジェネレータ4が、信号処理IC10内に形成されていても良い。
【0027】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図3に示すように、このシステム31は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第2の実施形態としての信号処理IC40とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC40は、バス5を介して接続されている。
【0028】
クロックジェネレータ34は、信号処理IC40から供給される第1〜第3クロックイネーブル信号に応じて、第1〜第3クロック信号を信号処理IC40に供給する。また、クロックジェネレータ34は、第1〜第3クロック信号よりも周波数が低い第6クロック信号をも信号処理IC40に供給する。さらに、クロックジェネレータ34は、第4クロック信号をCPU2に、第5クロック信号をROM3に供給する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC40は、クロックジェネレータ34から供給される第1〜第6クロック信号に同期してそれぞれ動作する。
【0029】
図4は、信号処理IC40の内部構成の概要を示す図である。図4に示すように、信号処理IC40は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、カウンタ制御回路16と、第4〜第6カウンタ41〜43とを具備する。
【0030】
第4〜第6カウンタ41〜43は、第1〜第3カウンタイネーブル信号がアクティブの間、第6クロック信号をそれぞれ計数する。また、第4〜第6カウンタ41〜43は、カウンタリセット信号がアクティブとなったときに、計数値をリセットする。
【0031】
第1クロック信号が供給されている間における第1信号処理回路11の消費電力W1は、
【数8】
で算出される。ここで、K4は、
【数9】
で算出される定数である。
【0032】
同様に、第2信号処理回路12の消費電力W2も、
【数10】
で算出される。ここで、K5は、
【数11】
で算出される定数である。
さらに、第3信号処理回路13の消費電力W3も、
【数12】
で算出される。ここで、K6は、
【数13】
で算出される定数である。
【0033】
再び図3を参照すると、ROM3が、定数K4〜K6を格納しており、CPU2は、必要に応じて、信号処理IC40から第4〜第6カウンタ41〜43(図4参照)の計数値を、ROM3から定数K4〜K6をそれぞれ読み出し、上記(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図4参照)の各々の消費電力を算出することができる。
【0034】
ここで、先に説明した信号処理IC10(図2参照)と信号処理IC40(図4参照)とを比較する。信号処理IC10内の第1〜第3カウンタ21〜23(図2参照)は、第1〜第3クロック信号に同期して動作する。一方、信号処理IC40内の第4〜第6カウンタ41〜43は、第1〜第3クロックイネーブル信号がアクティブの間、第1〜第3クロック信号より周波数が低い第6クロック信号をそれぞれ計数する。従って、信号処理IC40は、信号処理IC10の消費電力より少ない消費電力で信号処理IC10と同等の機能を実現することができる。
【0035】
なお、本実施形態においては、信号処理IC40が、カウンタ制御回路16を具備することとしているが、カウンタ制御回路16を信号処理IC40の外部に配設することとしても良い。
【0036】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図5に示すように、このシステム51は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第3の実施形態としての信号処理IC60とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC60は、バス5を介して接続されている。
図6は、信号処理IC60の内部構成の概要を示す図である。図6に示すように、信号処理IC60は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、第4〜第6カウンタ41〜43と、カウンタ制御回路61と、割込み制御回路62とを具備する。
【0037】
カウンタ制御回路61は、CPU2(図5参照)が供給する制御信号をバス5及びバスインタフェース回路14を介して受け取り、この制御信号に基づいてカウンタイネーブル信号及びカウンタリセット信号を第4〜第6カウンタ41〜43に供給する。さらに、カウンタ制御回路61は、CPU2(図3参照)が供給する制御信号を受け取ってから所定の時間経過後、カウンタイネーブル信号の供給を終了するとともに、カウント終了信号を割込み制御回路62に供給する。なお、カウンタ制御回路61は、ダウンカウンタ等を用いて所定の時間の経過を管理することができる。
【0038】
割込み制御回路62は、カウント終了信号をカウンタ制御回路61から受け取ると、割込み信号をCPU2(図5参照)に供給する。CPU2は、割込み信号を割込み制御回路62から受け取ると、信号処理IC40から第4〜第6カウンタ41〜43(図4参照)の計数値を、ROM3から定数K4〜K6をそれぞれ読み出し、(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図6参照)の各々の消費電力を算出することができる。
【0039】
ここで、先に説明した信号処理IC40(図4参照)と信号処理IC60(図6参照)とを比較する。信号処理IC40を用いたシステム31(図3参照)においては、CPU2は、必要に応じて(例えば、所定の時間毎等)、第4〜第6カウンタ41〜43(図4参照)の計数値を読み取り、第1〜第3信号処理回路11〜13の消費電力を算出する必要がある。一方、信号処理IC60を用いたシステム51(図5参照)においては、CPU2は、割込み制御回路62から割込み信号を受け取ったときに第4〜第6カウンタ41〜43(図6参照)の計数値を読み取れば良いため、CPU2の負荷を軽減することが可能である。
【0040】
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図7は、本発明の第4の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図7に示すように、このシステム71は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第4の実施形態としての信号処理IC80とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC80は、バス5を介して接続されている。
図8は、信号処理IC80の内部構成の概要を示す図である。図8に示すように、信号処理IC80は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、第7〜第9カウンタ81〜83と、カウンタ制御回路84とを具備する。
【0041】
カウンタ制御回路84は、カウンタイネーブル信号がCPU2(図7参照)から供給されている間、クロックジェネレータ34(図7参照)から供給されている第6クロック信号を第7〜第9カウンタ81〜83に供給する。一方、カウンタ制御回路84は、カウンタイネーブル信号がCPU2(図7参照)から供給されていない間は、クロックジェネレータ34(図7参照)から供給されている第6クロック信号を第7〜第9カウンタ81〜83に供給しない。
第7〜第9カウンタ81〜83は、第1〜第3クロックイネーブル信号がアクティブとなっている間、カウンタ制御回路84から供給される第6クロック信号を計数する。
【0042】
再び図7を参照すると、CPU2は、必要に応じて、信号処理IC80から第7〜第9カウンタ81〜83(図8参照)の計数値を、ROM3から定数K4〜K6を読み出し、(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図8参照)の各々の消費電力を算出することができる。
信号処理IC80においては、CPU2がカウンタイネーブル信号をカウンタ制御回路84(図8参照)に供給している間のみ第7〜第9カウンタ81〜83が動作するため、消費電力を低減することができる。
【0043】
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図9は、本発明の第5の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図9に示すように、このシステム91は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第5の実施形態としての信号処理IC100とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC100は、バス5を介して接続されている。
図10は、信号処理IC100の内部構成の概要を示す図である。図10に示すように、信号処理IC100は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、カウンタ制御回路16と、第4〜第6カウンタ41〜43と、シリアル信号出力回路101と、端子102とを具備する。
【0044】
シリアル信号出力回路101は、第4〜第6カウンタ41〜43の計数値をシリアル信号に変換し、端子102を介して外部に出力する。
信号処理IC100においては、端子102から出力される信号をロジックアナライザ等の測定器で受信し、パーソナルコンピュータ等で(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13の各々の消費電力を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を用いたシステムを示す図。
【図2】本発明の第1実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図3】本発明の第2実施形態を用いたシステムを示す図。
【図4】本発明の第2実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図5】本発明の第3実施形態を用いたシステムを示す図。
【図6】本発明の第3実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図7】本発明の第4実施形態を用いたシステムを示す図。
【図8】本発明の第4実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図9】本発明の第5実施形態を用いたシステムを示す図。
【図10】本発明の第5実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【符号の説明】
1、31、51、71、91 システム、2 CPU、3 ROM、4、34クロックジェネレータ、5 バス、10、40、60、80、100 信号処理IC、11 第1信号処理回路、12 第2信号処理回路、13 第3信号処理回路、14 バスインタフェース回路、15 クロックイネーブル信号生成回路、16、51、61、84 カウンタ制御回路、21 第1カウンタ、22 第2カウンタ、23 第3カウンタ、41 第4カウンタ、42 第5カウンタ、43 第6カウンタ、62 割込み制御回路、81 第7カウンタ、82 第8カウンタ、83 第9カウンタ、101 シリアル信号出力回路、102 端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の信号処理回路等の機能ブロックを内蔵する半導体集積回路に関し、特に、各々の機能ブロックの消費電力を知ることが可能な半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体集積回路の消費電力の測定方法について説明する。
まず、半導体集積回路を基板に実装する。次に、基板内に形成されている電源供給用の配線に電流計を接続する。そして、基板及び半導体集積回路を動作させ、基板内に形成されている電源供給用の配線に流れる電流を電流計によって測定し、測定した電流値を用いて半導体集積回路の消費電力を算出していた。
【0003】
上記のような従来の測定方法では、基板に電流計を接続できない場合(例えば、基板が筐体に格納されている場合等)には、半導体集積回路の消費電力の測定を行うことができなかった。
また、基板内の1つの電源供給用の配線に複数の半導体集積回路、抵抗等が接続されている場合には、個々のデバイスの消費電力を知ることができなかった。
【0004】
さらに、近年、異なる複数のクロック信号にそれぞれ同期して動作する複数の機能ブロックを具備する半導体集積回路が用いられるようになってきているが、このような半導体集積回路内の複数の機能ブロックの各々の消費電力を知ることはできなかった。
【0005】
ところで、必要なときのみカウンタを動作させて消費電力を低減する計数装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に掲載されている計数装置は、内部の複数の機能ブロックの各々の消費電力を測定することを可能とするものではない。
【0006】
また、モジュール単位でクロック信号供給の判定を行う半導体集積回路装置等も知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に掲載されている半導体集積回路装置等も、内部の複数の信号処理回路の各々の消費電力を測定することを可能とするものではない。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−49593号公報(第1頁、図1)
【特許文献2】
特開2000−148284号公報(第1頁、図1)
【0008】
【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、複数の信号処理回路等の機能ブロックを内蔵し、各々の機能ブロックの消費電力を知ることが可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数のクロック信号をそれぞれ計数するための複数のカウンタ回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路とを具備する。
【0010】
ここで、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための制御回路を更に具備することとしても良い。
【0011】
また、本発明の第2の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための制御回路と、複数の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路とを具備する。
【0012】
ここで、複数のカウンタ回路の動作を制御する第2群の制御信号を複数のカウンタ回路にそれぞれ供給する第2の制御回路を更に具備することとしても良い。
【0013】
また、本発明の第3の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する第1群の制御信号を生成するための第1の制御回路と、第1群の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路と、複数のカウンタ回路を動作させるための第2群の制御信号を複数のカウンタ回路に所定の期間それぞれ供給し、所定の期間経過後に、複数の計数値を読み取ることを外部のCPUに指示する割込み信号を生成する第2の制御回路とを具備する。
【0014】
また、本発明の第4の観点に係る半導体集積回路は、所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックへの複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための第1の制御回路と、複数の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、外部から供給されるもう1つの制御信号に基づいて、もう1つのクロック信号を複数のカウンタ回路に供給するための第2の制御回路と、複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路とを具備する。
【0015】
ここで、もう1つのクロック信号の周波数が、複数のクロック信号の周波数よりも低いこととしても良い。
【0016】
また、複数のカウンタの計数値をシリアル信号に変換して出力するための変換回路と、変換回路が出力するシリアル信号を外部に出力するための端子とを更に具備することとしても良い。
【0017】
以上の構成によれば、各々の機能ブロックの消費電力を知ることができる。
【0018】
【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は、本発明の第1の実施形態としての信号処理IC(Integrated Circuit)を用いたシステムの概要を示す図である。図1に示すように、このシステム1は、CPU(Central Processing Unit)2と、ROM(Read Only Memory)3と、クロックジェネレータ4と、本発明の第1の実施形態としての信号処理IC10とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC10は、バス5を介して接続されている。
【0019】
クロックジェネレータ4は、信号処理IC10から供給される第1〜第3クロックイネーブル信号に応じて、第1〜第3クロック信号を信号処理IC10に供給する。信号処理IC10は、クロックジェネレータ4から供給される第1〜第3クロック信号に同期して動作する。
【0020】
図2は、信号処理IC10の内部構成の概要を示す図である。図2に示すように、信号処理IC10は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、カウンタ制御回路16と、第1〜第3カウンタ21〜23とを具備する。
バスインタフェース回路14は、第1〜第3信号処理回路11〜13、クロックイネーブル信号生成回路15、カウンタ制御回路16、及び、第1〜第3カウンタ21〜23とバス5との間の信号の送受信を行う。
【0021】
クロックイネーブル信号生成回路15は、第1〜第3信号処理回路11〜13がそれぞれ生成するCLK制御信号をそのまま第1〜第3クロックイネーブル信号としてクロックジェネレータ4(図1参照)に供給するか、もしくはCPU2(図1参照)が供給する制御信号をバス5及びバスインタフェース回路14を介して受け取り、この制御信号に基づいて第1〜第3クロックイネーブル信号を生成してクロックジェネレータ4(図1参照)に供給する。
第1〜第3信号処理回路11〜13は、クロックジェネレータ4(図1参照)から供給される第1〜第3クロック信号に同期して動作し、所定の信号処理を行う。
【0022】
カウンタ制御回路16は、CPU2(図1参照)が供給する制御信号をバス5及びバスインタフェース回路14を介して受け取り、この制御信号に基づいてカウンタイネーブル信号及びカウンタリセット信号を第1〜第3カウンタ21〜23に供給する。
第1〜第3カウンタ21〜23は、カウンタイネーブル信号がアクティブの間、第1〜第3クロック信号をそれぞれ計数する。また、第1〜第3カウンタ21〜23は、カウンタリセット信号がアクティブとなったときに、計数値をリセットする。
【0023】
第1クロック信号が供給されている間における第1信号処理回路11の消費電力W1は、
【数1】
で算出される。ここで、K1は、
【数2】
で算出される定数である。また、第1信号処理回路11の平均動作率とは、第1信号処理回路11内の全ゲートの内の動作しているゲートの比率の時間平均であり、第1信号処理回路11の回路設計が終了した段階でパワーシミュレーションにより求めることができる。
【0024】
同様に、第2信号処理回路12の消費電力W2も、
【数3】
で算出される。ここで、K2は、
【数4】
で算出される定数である。
さらに、第3信号処理回路13の消費電力W3も、
【数5】
で算出される。ここで、K3は、
【数6】
で算出される定数である。
信号処理IC10の総消費電力Wallは、
【数7】
となる。ここで、Weは、信号処理IC10内の非同期回路部分の消費電力、静的消費電力などを含んだ補正消費電力である。
【0025】
再び図1を参照すると、ROM3が、定数K1〜K3を格納しており、CPU2は、必要に応じて、信号処理IC10から第1〜第3カウンタ21〜23(図2参照)の計数値を、ROM3から定数K1〜K3を読み出し、上記(1)、(3)、及び、(5)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図2参照)の各々の消費電力を算出することができる。
このように、CPU2が、第1〜第3信号処理回路11〜13(図2参照)の各々の消費電力をリアルタイムに算出することができるため、きめ細やかなパワーマネジメントを行うことが可能となる。
また、信号処理IC10の総消費電力を知る場合は、ROM3に格納されているWeをCPU2が読み出し、上記(7)式の演算を行うことにより求められる。
【0026】
なお、本実施形態においては、信号処理IC10が、クロックイネーブル信号生成回路15及びカウンタ制御回路16を具備することとしているが、クロックイネーブル信号生成回路15及びカウンタ制御回路16を信号処理IC10の外部に配設することとしても良い。
また、クロックジェネレータ4が、信号処理IC10内に形成されていても良い。
【0027】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図3に示すように、このシステム31は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第2の実施形態としての信号処理IC40とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC40は、バス5を介して接続されている。
【0028】
クロックジェネレータ34は、信号処理IC40から供給される第1〜第3クロックイネーブル信号に応じて、第1〜第3クロック信号を信号処理IC40に供給する。また、クロックジェネレータ34は、第1〜第3クロック信号よりも周波数が低い第6クロック信号をも信号処理IC40に供給する。さらに、クロックジェネレータ34は、第4クロック信号をCPU2に、第5クロック信号をROM3に供給する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC40は、クロックジェネレータ34から供給される第1〜第6クロック信号に同期してそれぞれ動作する。
【0029】
図4は、信号処理IC40の内部構成の概要を示す図である。図4に示すように、信号処理IC40は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、カウンタ制御回路16と、第4〜第6カウンタ41〜43とを具備する。
【0030】
第4〜第6カウンタ41〜43は、第1〜第3カウンタイネーブル信号がアクティブの間、第6クロック信号をそれぞれ計数する。また、第4〜第6カウンタ41〜43は、カウンタリセット信号がアクティブとなったときに、計数値をリセットする。
【0031】
第1クロック信号が供給されている間における第1信号処理回路11の消費電力W1は、
【数8】
で算出される。ここで、K4は、
【数9】
で算出される定数である。
【0032】
同様に、第2信号処理回路12の消費電力W2も、
【数10】
で算出される。ここで、K5は、
【数11】
で算出される定数である。
さらに、第3信号処理回路13の消費電力W3も、
【数12】
で算出される。ここで、K6は、
【数13】
で算出される定数である。
【0033】
再び図3を参照すると、ROM3が、定数K4〜K6を格納しており、CPU2は、必要に応じて、信号処理IC40から第4〜第6カウンタ41〜43(図4参照)の計数値を、ROM3から定数K4〜K6をそれぞれ読み出し、上記(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図4参照)の各々の消費電力を算出することができる。
【0034】
ここで、先に説明した信号処理IC10(図2参照)と信号処理IC40(図4参照)とを比較する。信号処理IC10内の第1〜第3カウンタ21〜23(図2参照)は、第1〜第3クロック信号に同期して動作する。一方、信号処理IC40内の第4〜第6カウンタ41〜43は、第1〜第3クロックイネーブル信号がアクティブの間、第1〜第3クロック信号より周波数が低い第6クロック信号をそれぞれ計数する。従って、信号処理IC40は、信号処理IC10の消費電力より少ない消費電力で信号処理IC10と同等の機能を実現することができる。
【0035】
なお、本実施形態においては、信号処理IC40が、カウンタ制御回路16を具備することとしているが、カウンタ制御回路16を信号処理IC40の外部に配設することとしても良い。
【0036】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図5に示すように、このシステム51は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第3の実施形態としての信号処理IC60とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC60は、バス5を介して接続されている。
図6は、信号処理IC60の内部構成の概要を示す図である。図6に示すように、信号処理IC60は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、第4〜第6カウンタ41〜43と、カウンタ制御回路61と、割込み制御回路62とを具備する。
【0037】
カウンタ制御回路61は、CPU2(図5参照)が供給する制御信号をバス5及びバスインタフェース回路14を介して受け取り、この制御信号に基づいてカウンタイネーブル信号及びカウンタリセット信号を第4〜第6カウンタ41〜43に供給する。さらに、カウンタ制御回路61は、CPU2(図3参照)が供給する制御信号を受け取ってから所定の時間経過後、カウンタイネーブル信号の供給を終了するとともに、カウント終了信号を割込み制御回路62に供給する。なお、カウンタ制御回路61は、ダウンカウンタ等を用いて所定の時間の経過を管理することができる。
【0038】
割込み制御回路62は、カウント終了信号をカウンタ制御回路61から受け取ると、割込み信号をCPU2(図5参照)に供給する。CPU2は、割込み信号を割込み制御回路62から受け取ると、信号処理IC40から第4〜第6カウンタ41〜43(図4参照)の計数値を、ROM3から定数K4〜K6をそれぞれ読み出し、(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図6参照)の各々の消費電力を算出することができる。
【0039】
ここで、先に説明した信号処理IC40(図4参照)と信号処理IC60(図6参照)とを比較する。信号処理IC40を用いたシステム31(図3参照)においては、CPU2は、必要に応じて(例えば、所定の時間毎等)、第4〜第6カウンタ41〜43(図4参照)の計数値を読み取り、第1〜第3信号処理回路11〜13の消費電力を算出する必要がある。一方、信号処理IC60を用いたシステム51(図5参照)においては、CPU2は、割込み制御回路62から割込み信号を受け取ったときに第4〜第6カウンタ41〜43(図6参照)の計数値を読み取れば良いため、CPU2の負荷を軽減することが可能である。
【0040】
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図7は、本発明の第4の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図7に示すように、このシステム71は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第4の実施形態としての信号処理IC80とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC80は、バス5を介して接続されている。
図8は、信号処理IC80の内部構成の概要を示す図である。図8に示すように、信号処理IC80は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、第7〜第9カウンタ81〜83と、カウンタ制御回路84とを具備する。
【0041】
カウンタ制御回路84は、カウンタイネーブル信号がCPU2(図7参照)から供給されている間、クロックジェネレータ34(図7参照)から供給されている第6クロック信号を第7〜第9カウンタ81〜83に供給する。一方、カウンタ制御回路84は、カウンタイネーブル信号がCPU2(図7参照)から供給されていない間は、クロックジェネレータ34(図7参照)から供給されている第6クロック信号を第7〜第9カウンタ81〜83に供給しない。
第7〜第9カウンタ81〜83は、第1〜第3クロックイネーブル信号がアクティブとなっている間、カウンタ制御回路84から供給される第6クロック信号を計数する。
【0042】
再び図7を参照すると、CPU2は、必要に応じて、信号処理IC80から第7〜第9カウンタ81〜83(図8参照)の計数値を、ROM3から定数K4〜K6を読み出し、(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13(図8参照)の各々の消費電力を算出することができる。
信号処理IC80においては、CPU2がカウンタイネーブル信号をカウンタ制御回路84(図8参照)に供給している間のみ第7〜第9カウンタ81〜83が動作するため、消費電力を低減することができる。
【0043】
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図9は、本発明の第5の実施形態としての信号処理ICを用いたシステムを示す図である。図9に示すように、このシステム91は、CPU2と、ROM3と、クロックジェネレータ34と、本発明の第5の実施形態としての信号処理IC100とを具備する。CPU2、ROM3、及び、信号処理IC100は、バス5を介して接続されている。
図10は、信号処理IC100の内部構成の概要を示す図である。図10に示すように、信号処理IC100は、第1〜第3信号処理回路(機能ブロック)11〜13と、バスインタフェース回路14と、クロックイネーブル信号生成回路15と、カウンタ制御回路16と、第4〜第6カウンタ41〜43と、シリアル信号出力回路101と、端子102とを具備する。
【0044】
シリアル信号出力回路101は、第4〜第6カウンタ41〜43の計数値をシリアル信号に変換し、端子102を介して外部に出力する。
信号処理IC100においては、端子102から出力される信号をロジックアナライザ等の測定器で受信し、パーソナルコンピュータ等で(7)、(9)、及び、(11)式の演算を行うことにより、第1〜第3信号処理回路11〜13の各々の消費電力を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を用いたシステムを示す図。
【図2】本発明の第1実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図3】本発明の第2実施形態を用いたシステムを示す図。
【図4】本発明の第2実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図5】本発明の第3実施形態を用いたシステムを示す図。
【図6】本発明の第3実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図7】本発明の第4実施形態を用いたシステムを示す図。
【図8】本発明の第4実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【図9】本発明の第5実施形態を用いたシステムを示す図。
【図10】本発明の第5実施形態に係る信号処理ICの構成を示す図。
【符号の説明】
1、31、51、71、91 システム、2 CPU、3 ROM、4、34クロックジェネレータ、5 バス、10、40、60、80、100 信号処理IC、11 第1信号処理回路、12 第2信号処理回路、13 第3信号処理回路、14 バスインタフェース回路、15 クロックイネーブル信号生成回路、16、51、61、84 カウンタ制御回路、21 第1カウンタ、22 第2カウンタ、23 第3カウンタ、41 第4カウンタ、42 第5カウンタ、43 第6カウンタ、62 割込み制御回路、81 第7カウンタ、82 第8カウンタ、83 第9カウンタ、101 シリアル信号出力回路、102 端子
Claims (8)
- 所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する前記複数の機能ブロックと、
前記複数のクロック信号をそれぞれ計数するための複数のカウンタ回路と、
前記複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路と、
を具備する半導体集積回路。 - 前記複数の機能ブロックへの前記複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための制御回路を更に具備する、請求項1記載の半導体集積回路。
- 所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する前記複数の機能ブロックと、
前記複数の機能ブロックへの前記複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための制御回路と、
前記複数の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、
前記複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路と、
を具備する半導体集積回路。 - 前記複数のカウンタ回路の動作を制御する第2群の制御信号を前記複数のカウンタ回路にそれぞれ供給する第2の制御回路を更に具備する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- 所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する前記複数の機能ブロックと、
前記複数の機能ブロックへの前記複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する第1群の制御信号を生成するための第1の制御回路と、
前記第1群の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、
前記複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路と、
前記複数のカウンタ回路を動作させるための第2群の制御信号を前記複数のカウンタ回路に所定の期間それぞれ供給し、前記所定の期間経過後に、前記複数の計数値を読み取ることを外部のCPUに指示する割込み信号を生成する第2の制御回路と、
を具備する半導体集積回路。 - 所定の機能をそれぞれ実現するための複数の機能ブロックであって、複数のクロック信号に従ってそれぞれ動作する前記複数の機能ブロックと、
前記複数の機能ブロックへの前記複数のクロック信号の供給をそれぞれ制御する複数の制御信号を生成するための第1の制御回路と、
前記複数の制御信号のそれぞれがアクティブとなっている間、もう1つのクロック信号を計数するための複数のカウンタ回路と、
外部から供給されるもう1つの制御信号に基づいて、前記もう1つのクロック信号を前記複数のカウンタ回路に供給するための第2の制御回路と、
前記複数のカウンタ回路がそれぞれ計数した複数の計数値を外部に出力するためのインタフェース回路と、
を具備する半導体集積回路。 - 前記もう1つのクロック信号の周波数が、前記複数のクロック信号の周波数よりも低いことを特徴とする、請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- 前記複数のカウンタの計数値をシリアル信号に変換して出力するための変換回路と、
前記変換回路が出力する前記シリアル信号を外部に出力するための端子と、
を更に具備する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
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