JP2005235223A - ダイナミック電圧スケーリングによる低消費電力集積回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイナミック電圧スケーリングによる低消費電力集積回路装置を提供する。
【解決手段】動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する複数個の電力供給電圧を発生させ、動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、複数個の電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部を備える集積回路装置。これにより、集積回路装置のそれぞれの動作ブロックについて、相異なるダイナミック電圧スケーリングを行って消費電力を減少させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、集積回路装置に係り、特に動作モードによって動作電圧を変化させて消費電力を減少させることができる集積回路装置に関する。

最近のプロセッサ、特に内蔵型プロセッサ設計においては、プロセッサの性能と共に消費電力を減少させる方案が非常に重要な問題となっている。このような趨勢を反映して、最近開発される内蔵型プロセッサは、消費電力を減少させるための多くの機能を有している。

プロセッサの性能の低下が許されるのであれば消費電力を減少させるためには、多様な方法が利用できる。しかし、行われねばならないワークロードの量によりプロセッサの性能を低下させず、かつ消費電力を減少させるための方法としてダイナミック周波数スケーリング、またはダイナミック電圧スケーリングが利用される。

ダイナミック周波数スケーリングまたはダイナミック電圧スケーリングは、プロセッサが行わねばならない動作や現在実行中である動作の緊急度、動作量の程度によって動作実行中の電圧や周波数を増加または減少させることによって、プロセッサが消費する電力の量を減らす方法である。

しかし、これまでに行なわれているダイナミック周波数スケーリングまたはダイナミック電圧スケーリングに関する研究は、主にいつ、どれ程のダイナミック周波数スケーリングまたはダイナミック電圧スケーリングを行うかに関することと、ダイナミック周波数スケーリングまたはダイナミック電圧スケーリングを行うための回路に関することに重点を置いて行われている。
また、ダイナミック電圧スケーリングを行う時、システム全体に一律的に同一の電圧スケーリングを行って同一の動作電圧がシステムに印加される。

図１は、ダイナミック電圧スケーリングが適用される一般的な集積回路装置を説明するブロック図である。
図１の集積回路装置１００は、半導体ダイナミック電圧スケーリングによって動作電圧の電圧レベルを調整する動作電圧発生部１１０と、動作電圧ＶＲＥＦを受信して動作する動作ブロック１１５とを備える。
動作ブロック１１５は、複数個の動作部を備え、図１には、第１ないし第３動作部１２０、１３０、１４０のみが示されている。第１ないし第３動作部１２０、１３０、１４０は、信号伝送、保存、制御など相異なる機能を行う。図１の集積回路装置１００は、例えばプロセッサである。

図１の集積回路装置１００の動作ブロック１１５は、動作電圧発生部１１０から出力される動作電圧ＶＲＥＦに応答して動作する。ダイナミック電圧スケーリングが行われば、動作電圧ＶＲＥＦの電圧レベルは上昇または下降する。
ところが、従来の集積回路装置１００は、ダイナミック電圧スケーリングによって動作電圧ＶＲＥＦの電圧レベルが昇降しても、動作ブロック１１５のあらゆる動作部１２０、１３０、１４０が昇降した動作電圧ＶＲＥＦを共通に受信して動作する。

したがって、それぞれの動作部１２０、１３０、１４０が動作するための最適化された電圧レベルが相異なる場合には、ダイナミック電圧スケーリングによって動作電圧ＶＲＥＦの電圧レベルが変化しても、依然としてそれぞれの動作部１２０、１３０、１４０が最適化された状態で動作できないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、集積回路装置のそれぞれの動作ブロックについて、相異なるダイナミック電圧スケーリングを行って消費電力を減少させる集積回路装置を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の実施例による集積回路装置は、動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する複数個の電力供給電圧を発生させ、前記動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、前記複数個の電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、前記動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部を備える。

前記正常動作モードである場合、前記動作モード信号を第１レベルに発生させ、前記電力節減モードである場合、前記動作モード信号を第２レベルに発生させる動作モード選択部をさらに備える。
前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記複数個の電力供給電圧のそれぞれが供給されて動作する動作ブロックをさらに備える。前記電力供給電圧発生部は、前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、一定のレベルを有する追加的な電力供給電圧を発生させる。

前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記追加的な電力供給電圧が供給されて動作する追加的な動作ブロックをさらに備える。前記追加的な動作ブロックは、電力節減モードで、他の動作ブロックより高い周波数で動作する。
前記追加的な動作ブロックは、前記動作モード信号に応答する。前記追加的な動作ブロックは、前記動作モード信号に応答する少なくとも一つのメモリ活性回路を備える。

前記課題を解決するための本発明の他の実施例による集積回路装置は、動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する第１及び第２電力供給電圧を発生させ、前記動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、前記第１及び第２電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、前記動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部を備える。

前記課題を解決するための本発明の他の実施例による集積回路装置は、動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する第１、第２及び第３電力供給電圧を発生させ、前記動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、前記第１、第２及び第３電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、前記動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部と、前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記第１、第２及び第３電力供給電圧のそれぞれが供給されて動作する第１、第２及び第３動作部と、正常動作モードである場合、前記動作モード信号を第１レベルに発生させ、前記電力節減モードである場合、前記動作モード信号を第２レベルに発生させる動作モード選択部とを備える。

前記課題を解決するための本発明の実施例による集積回路装置は、動作モード選択部、動作電圧発生部及び動作ブロックを備える。
動作モード選択部は、ダイナミック電圧スケーリング動作モードであるか否かを決定するための動作モード信号を発生させる。動作電圧発生部は、前記動作モード信号に応答して動作電圧の電圧レベルを増加または減少させる。
動作ブロックは、ダイナミック電圧スケーリング動作モードである場合、相異なる電圧レベルを有する動作電圧に応答して動作する。

本発明による集積回路装置は、集積回路装置のそれぞれの動作ブロックについて、相異なるダイナミック電圧スケーリングを行って消費電力を減少させるという長所がある。

本発明と、本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなければならない。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面に付された同一参照符号は同一部材を示す。

図２は、本発明の実施例によるダイナミック電圧スケーリングが適用される集積回路装置を説明するブロック図である。
図２を参照すると、本発明の実施例による集積回路装置２００は、動作モード選択部２０５、動作電圧発生部２１０（電力供給電圧発生部を例として挙げることができ、以下、動作電圧発生部と称する）及び動作ブロック２１５を備える。

動作モード選択部２０５は、ダイナミック電圧スケーリング動作モードであるか否かを決定するための動作モード信号ＯＭＯＤＥを発生させる。動作モード選択部２０５は、集積回路装置２００の動作モードが正常動作モードであれば、動作モード信号ＯＭＯＤＥを第１レベルに発生させる。
逆に、集積回路装置２００の動作モードがダイナミック電圧スケーリング動作モードである場合、動作モード選択部２０５は、動作モード信号ＯＭＯＤＥを第２レベルに発生させる。

ダイナミック電圧スケーリング動作モードは、集積回路装置２００の動作電圧の電圧レベルを、ダイナミック電圧スケーリングを利用して増加または減少させて、集積回路装置２００を動作させて電力を節減させる電力節減モードを意味する。以下では、電力節減モードという用語の代わりに、ダイナミック電圧スケーリング動作モードと称する。

本明細書の特許請求の範囲では、第１レベルと第２レベルという用語を使用したが、以下では、説明の便宜上、第１レベルを“ハイ”と、第２レベルを“ロー”と設定して説明する。しかし、このような設定が本発明の権利範囲に影響を及ぼさないことは自明である。

一実施例として、動作モード選択部２０５が動作モードを決定する方法で外部のユーザが動作モードを選択し、動作モードによる制御信号ＣＯＮＴＲＯＬを動作モード選択部２０５に印加して、動作モード選択部２０５が動作モード信号ＯＭＯＤＥのレベルを決定できる。
制御信号ＣＯＮＴＲＯＬは、命令ホスト（図示せず）や集積回路装置２００の内部または外部に装着された他の装置によって発生できる。

他の実施例として、動作モード選択部２０５は、動作ブロック２１５で発生するフィードバック制御信号ＦＢＣＮＴＬに応答して動作することもできる。フィードバック制御信号ＦＢＣＮＴＬは、動作ブロック２１５の修正された動作特徴に応答して動作モードを選択できる。

他の実施例として、動作モード選択のために、制御信号ＣＯＮＴＲＯＬとフィードバック制御信号ＦＢＣＮＴＬとがいずれも利用できる。
このような機能を行う動作モード選択部２０５は、当業者であれば内部回路構造を理解できるので、詳細な説明は省略する。

動作電圧発生部２１０は、動作モード信号ＯＭＯＤＥに応答して動作電圧の電圧レベルを増減させる。動作電圧発生部２１０は、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２レベルである場合、即ち集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードである場合、所定の電圧レベルを有する第１動作電圧Ｖ１と第２動作電圧Ｖ２とを発生させる。

動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２レベルである場合の第１動作電圧Ｖ１と第２動作電圧Ｖ２との電圧レベルは、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１レベルである場合の動作電圧の電圧レベルと相異なる。
動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１レベルである場合、即ち集積回路装置２００が正常動作モードである場合、第１動作電圧Ｖ１と第２動作電圧Ｖ２との電圧レベルは同一であり、同一の一つの動作電圧が動作ブロック２１５に印加される。動作電圧発生部２１０は、レベルシフタを利用して作ることができる。

動作ブロック２１５は、ダイナミック電圧スケーリング動作モードである場合、相異なる電圧レベルを有する第１動作電圧Ｖ１、及び第２動作電圧Ｖ２に応答して動作する。動作ブロック２１５は、第１動作部２２０及び第２動作部２３０を備える。
第１動作部２２０は、第１動作電圧Ｖ１に応答して動作する。第２動作部２３０は、第２動作電圧Ｖ２に応答して動作する。第１動作電圧Ｖ１に応答して動作する第１動作部２２０は、複数個である。但し、図２には一つの第１動作部２２０のみが示されている。

第２動作電圧Ｖ２に応答して動作する第２動作部２３０は、複数個である。但し、図２には一つの第２動作部２３０のみが示されている。第１動作部２２０と第２動作部２３０とは相異なる機能を行う。

第１動作部２２０は、動作可能な動作電圧の最小レベルが、第２動作部２３０の動作可能な動作電圧の最小レベルに比べて高い。例えば、第１動作部２２０が動作するために必要な動作電圧の電圧レベルが約０．８Ｖ〜１．２Ｖであれば、第２動作部２３０が動作するために必要な動作電圧の電圧レベルは約０．６Ｖ〜１．２Ｖである。

集積回路装置２００が正常動作モードで動作する場合、第１動作部２２０と第２動作部２３０とは、いずれも１．２Ｖの動作電圧を動作電圧発生部２１０から受信して動作する。
集積回路装置２００の消費電力の減少のために、ダイナミック電圧スケーリングによって動作電圧を下げる場合、従来、集積回路装置２００全体に一律的にダイナミック電圧スケーリングが行われるので、第１動作部２２０と第２動作部２３０とは依然として同一の動作電圧レベルで動作する。

即ち、集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードで動作する場合、従来では、第１動作部２２０と第２動作部２３０とは、いずれも０．８Ｖの第１動作電圧Ｖ１と第２動作電圧Ｖ２とを動作電圧発生部２１０から受信して動作する。
したがって、上記の例のように、第２動作部２３０が第１動作部２２０より低い動作電圧に応答して動作できる場合にも、第２動作部２３０は第１動作部２２０と同一の動作電圧レベルに動作されるので、電力消耗を減少させることは困難である。

本発明の実施例による集積回路装置２００において、集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリングモードで動作する場合、動作電圧発生部２１０が発生させる第１動作電圧Ｖ１と第２動作電圧Ｖ２との電圧レベルは、相異なるレベルでスケーリングされる。

上記の例のように、第２動作部２３０が動作できる第２動作電圧Ｖ２の最低電圧レベルが、第１動作部２２０が動作できる第１動作電圧Ｖ１の最低電圧レベルより低ければ、ダイナミック電圧スケーリング実行後の第２動作電圧Ｖ２の電圧レベルは、第１動作電圧Ｖ１の電圧レベルより低くなる。

即ち、ダイナミック電圧スケーリング実行後、第１動作電圧Ｖ１の電圧レベルは１．２Ｖから０．８Ｖに低くなり、第２動作電圧Ｖ２の電圧レベルは１．２Ｖから０．６Ｖに低くなる。これにより、集積回路装置２００は、消費電力をより多く減少できる。

これまでは、ダイナミック電圧スケーリングによって動作電圧の電圧レベルが低くなる場合について説明したが、逆にダイナミック電圧スケーリングによって動作電圧の電圧レベルを高めることもできる。
この場合にも、第１動作部２２０と第２動作部２３０とが動作するための動作電圧の最適化された電圧レベルが相異なる場合には、ダイナミック電圧スケーリングによって増加する第１動作電圧Ｖ１と第２動作電圧Ｖ２との電圧レベルを変えることができる。

動作電圧発生部２１０は、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２レベルである場合、即ち集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードで動作する場合にも、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１レベルである場合の動作電圧の電圧レベルと同一の電圧レベルを有する第３動作電圧Ｖ３をさらに発生できる。

上記の例のように、ダイナミック電圧スケーリングによって第１動作電圧Ｖ１の電圧レベルが１．２Ｖから０．８Ｖに低くなり、第２動作電圧Ｖ２の電圧レベルが１．２Ｖから０．６Ｖに低くなる場合、第３動作電圧Ｖ３の電圧レベルは、集積回路装置２００が正常動作モードで動作する場合の動作電圧レベルである１．２Ｖで発生する。

動作ブロック２１５は、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２レベルであっても、第３動作電圧Ｖ３に応答して動作する少なくとも一つの第３動作部２４０をさらに具備できる。
集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードで動作する場合にも、第１動作部２２０及び第２動作部２３０とは異なって、第３動作部２４０は１．２Ｖの第３動作電圧Ｖ３に応答して動作される。

第３動作部２４０は、第３動作部２４０の動作周波数と、第１及び第２動作部２２０、２３０の動作周波数との差によって発生する動作余裕時間を利用して性能向上のための動作を行う。
ダイナミック電圧スケーリングが行われば、集積回路装置２００の動作電圧レベルが変化するだけでなく、動作周波数も変化する。ダイナミック電圧スケーリングによって、動作電圧の電圧レベルが低くなれば集積回路装置２００の動作周波数も低くなる。

上記の例において、集積回路装置２００が正常動作モードで動作する場合、集積回路装置２００の動作周波数が５００Ｍｈｚと仮定し、集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードで動作する場合、集積回路装置２００の動作周波数が４００Ｍｈｚと仮定する。

しかし、第３動作部２４０は、ダイナミック電圧スケーリング後にも、集積回路装置２００が正常動作モードで動作する場合の動作電圧レベルと同一の動作電圧レベルに応答して動作する。したがって、集積回路装置２００全体の動作周波数は４００Ｍｈｚであるが、第３動作部２４０の動作周波数は５００Ｍｈｚである。

周波数と周期は、反比例関係にあるので、集積回路装置２００の動作周期が２．５ｎｓであれば、第３動作部２４０の動作周期は２ｎｓである。これにより、第３動作部２４０は０．５ｎｓの動作余裕時間を有する。
第３動作部２４０は、このような動作余裕時間を利用して同一の機能を行うが、消費電力を減少させうる動作を行える。

図３は、動作余裕時間を利用して消費電力を減少させうる動作を行う第３動作部の構造を説明するブロック図である。
第３動作部２４０は、集積回路装置２００の動作周期と第３動作部２４０の動作周期との差によって発生した動作余裕時間を利用して、電力消耗を減少させうる動作を行い、ダイナミック電圧スケーリングが行われていない正常動作モードでは正常な動作を行う。

図３を参照すれば、第３動作部２４０は、キャッシュメモリ３１０及びラインバッファ３２０を備える。
キャッシュメモリ３１０はデータを保存する。ラインバッファ３２０は、キャッシュメモリ３１０に保存されたデータのうち一部のデータを保存する。

動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１論理レベルであれば、即ち集積回路装置２００が正常動作モードであれば、アドレス信号ＡＤＤＳに応答してキャッシュメモリ３１０のみ接近される第１動作が行われる。
動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２論理レベルであれば、即ち集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードであれば、アドレス信号ＡＤＤＳに応答してラインバッファ３２０とキャッシュメモリ３１０とが、順次に接近される第２動作が行われる。

第２動作は、第３動作部２４０の動作周波数と、第１及び第２動作部２２０、２３０の動作周波数との差によって発生する動作余裕時間を利用して行われる。第２動作は、第１動作と同一な機能を行うが、消費電力を減少させうる動作である。
第３動作部２４０は、キャッシュメモリイネーブル回路３３０及びラインバッファイネーブル回路３４０をさらに具備できる。

キャッシュメモリイネーブル回路３３０は、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１論理レベルであれば、キャッシュメモリ３１０を続けてイネーブルさせ、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２論理レベルであれば、所定のラインバッファ出力信号ＬＢＯＵＴを受信する場合にのみ、キャッシュメモリ３１０をイネーブルさせるキャッシュメモリイネーブル信号ＣＣＨＥＮＳを発生させる。

ラインバッファイネーブル回路３４０は、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１論理レベルであれば、ラインバッファ３２０を続けてディセーブルさせ、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２論理レベルであれば、ラインバッファ３２０を続けてイネーブルさせるラインバッファイネーブル信号ＬＢＥＮＳを発生させる。
ラインバッファ出力信号ＬＢＯＵＴは、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２論理レベルであり、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータがラインバッファ３２０に存在していない場合に、ラインバッファ３２０から出力される信号である。

第３動作部２４０は、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１論理レベルであれば、アドレス信号ＡＤＤＳに応答してキャッシュメモリ３１０のみ接近される第１動作モードが行われる。
逆に、動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２論理レベルであれば、アドレス信号ＡＤＤＳに応答してラインバッファ３２０とキャッシュメモリ３１０とが順次に接近される第２動作モードが行われる。

動作モード信号ＯＭＯＤＥが第１論理レベルであれば、集積回路装置２００が正常動作モードで動作する場合である。
この場合には、キャッシュメモリイネーブル信号ＣＣＨＥＮＳは、キャッシュメモリ３１０を続けてイネーブルさせ、ラインバッファイネーブル信号ＬＢＥＮＳは、ラインバッファ３２０を続けてディセーブルさせる。即ち、キャッシュメモリ３１０のみが動作する。

若し、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータがキャッシュメモリ３１０に保存されていれば、キャッシュメモリ３１０は、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータを第３動作部２４０の外部の機能ブロック（例えば、ＣＰＵ、図示せず）等へ伝送する。
若し、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータがキャッシュメモリ３１０に保存されていなければ、第３動作部２４０は、下位メモリ（図示せず）からアドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータを引き出す等の一般的なキャッシュミス処理動作を行う。

動作モード信号ＯＭＯＤＥが第２論理レベルであれば、集積回路装置２００がダイナミック電圧スケーリング動作モードで動作する場合である。即ち、第３動作部２４０は、集積回路装置２００に比べて動作余裕時間を有する。
この場合には、所望するデータを探す動作が、キャッシュメモリ３１０ではなくラインバッファ３２０で先に行われる。ラインバッファ３２０は、キャッシュメモリ３１０より小さいサイズを有するので、データを探すのに時間を節約でき、消費電力も減少させることができる。

若し、ラインバッファ３２０に、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータが存在すれば、ラインバッファ３２０は、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータを外部へ伝送する。
若し、ラインバッファ３２０に、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータが存在しなければ、次の段階として所望するデータを探す動作がキャッシュメモリで行われる。ラインバッファ３２０は、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータが存在しなければ、ラインバッファ出力信号ＬＢＯＵＴを出力する。

キャッシュメモリイネーブル回路３３０は、第２論理レベルの動作モード信号ＯＭＯＤＥとラインバッファ出力信号ＬＢＯＵＴとに応答して、キャッシュメモリ３１０をイネーブルさせるキャッシュメモリイネーブル信号ＣＣＨＥＮＳを発生させる。
これにより、キャッシュメモリ３１０がイネーブルされ、キャッシュメモリ３１０でアドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータを探す動作が行われる。

このように、第３動作部２４０は、ダイナミック電圧スケーリングが行われて動作余裕時間が生じる場合、キャッシュメモリ３１０ではなく、サイズの小さいラインバッファ３２０に先に接近して、アドレス信号ＡＤＤＳに対応するデータを探すことによって消費電力を減少させることができる。
若し、ラインバッファ３２０で所望するデータを探せば、キャッシュメモリ３１０でデータを探す動作に比べて消費電力を大きく減少させることができる。ラインバッファ３２０で所望するデータを探せなければ、キャッシュメモリ３１０を検索する。

第３動作部２４０は、動作余裕時間を利用して、このように２段階の動作を行うことによって消費電力を減少させることができる。したがって、ダイナミック電圧スケーリングによって第３動作電圧Ｖ３の電圧レベルが低くならないが、第１動作部２２０及び第２動作部２３０と同様に、消費電力を減少させることができる。

図３の第３動作部２４０は、集積回路装置２００の第３動作部２４０がダイナミック電圧スケーリングによって発生した動作余裕時間を利用して、消費電力を減少させることができる動作を行う回路の一つの実施例として説明したものである。したがって、第３動作部２４０の回路構成や動作は必ずしも本実施例に限定されるものではないということは自明である。

以上のように、図面と明細書で最適の実施例が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に、本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決まらなければならない。

本発明は、正常動作モードと消費電力減少モードとで動作できる集積回路装置に利用できる。

ダイナミック電圧スケーリングが適用される一般的な集積回路装置を説明するブロック図である。 本発明の実施例によるダイナミック電圧スケーリングが適用される集積回路装置を説明するブロック図である。 動作余裕時間を利用して消費電力を減少させることができる動作を行う第３動作部の構造を説明するブロック図である。

符号の説明

２００ 集積回路装置
２０５ 動作モード選択部
２１０ 動作電圧発生部
２１５ 動作ブロック
２２０ 第１動作部
２３０ 第２動作部
２４０ 第３動作部

Claims (25)

1. 動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する複数個の電力供給電圧を発生させ、前記動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、前記複数個の電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、前記動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部を備えることを特徴とする集積回路装置。
2. 前記正常動作モードである場合、前記動作モード信号を第１レベルに発生させ、前記電力節減モードである場合、前記動作モード信号を第２レベルに発生させる動作モード選択部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
3. 前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記複数個の電力供給電圧のそれぞれが供給されて動作する動作ブロックをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の集積回路装置。
4. 前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記複数個の電力供給電圧のそれぞれが供給されて動作する動作ブロックをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
5. 前記電力供給電圧発生部は、
   前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、一定のレベルを有する追加的な電力供給電圧を発生させることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
6. 前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記追加的な電力供給電圧が供給されて動作する追加的な動作ブロックをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の集積回路装置。
7. 前記追加的な動作ブロックは、電力節減モードで、他の動作ブロックより高い周波数で動作することを特徴とする請求項６に記載の集積回路装置。
8. 前記追加的な動作ブロックは、
   前記動作モード信号に応答することを特徴とする請求項７に記載の集積回路装置。
9. 前記追加的な動作ブロックは、
   前記動作モード信号に応答する少なくとも一つのメモリ活性回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の集積回路装置。
10. 動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する第１及び第２電力供給電圧を発生させ、前記動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、前記第１及び第２電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、前記動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部を備えることを特徴とする集積回路装置。
11. 前記正常動作モードである場合、前記動作モード信号を第１レベルに発生させ、前記電力節減モードである場合、前記動作モード信号を第２レベルに発生させる動作モード選択部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の集積回路装置。
12. 前記電力供給電圧発生部は、
    前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、一定のレベルを有する第３電力供給電圧を発生させることを特徴とする請求項１０に記載の集積回路装置。
13. 前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記第１、第２及び第３電力供給電圧のそれぞれが供給されて動作する第１、第２及び第３動作部をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の集積回路装置。
14. 前記第３動作部は、前記動作モード信号に応答することを特徴とする請求項１３に記載の集積回路装置。
15. 前記第３動作部は、
    電力節減モードで、前記第１及び第２動作部より高い周波数で動作することを特徴とする請求項１４に記載の集積回路装置。
16. 前記第３動作部は、
    アドレスに応答するキャッシュメモリと、
    前記アドレスに応答するラインバッファと、
    前記キャッシュメモリに連結され、前記動作モード信号に応答して動作するキャッシュメモリイネーブル回路と、
    前記ラインバッファに連結され、前記動作モード信号に応答して動作するラインバッファイネーブル回路と、を備えることを特徴とする請求項１５に記載の集積回路装置。
17. 前記ラインバッファは、出力制御信号を発生させ、前記キャッシュメモリイネーブル回路は、前記出力制御信号に応答して動作することを特徴とする請求項１６に記載の集積回路装置。
18. 動作モード信号が正常動作モードを表わす時には、同一の電圧レベルを有する第１、第２及び第３電力供給電圧を発生させ、前記動作モード信号が電力節減モードを表わす時には、前記第１、第２及び第３電力供給電圧の電圧レベルが同一でなく、低い電圧レベルを有させることによって、前記動作モード信号に応答する電力供給電圧発生部と、
    前記正常動作モードまたは電力節減モードの間、前記第１、第２及び第３電力供給電圧のそれぞれが供給されて動作する第１、第２及び第３動作部と、
    正常動作モードである場合、前記動作モード信号を第１レベルに発生させ、前記電力節減モードである場合、前記動作モード信号を第２レベルに発生させる動作モード選択部と、を備えることを特徴とする集積回路装置。
19. 前記第３動作部は、前記動作モード信号に応答することを特徴とする請求項１８に記載の集積回路装置。
20. 前記第３動作部は、
    前記電力節減モードで、前記第１及び第２動作部より高い周波数で動作することを特徴とする請求項１８に記載の集積回路装置。
21. ダイナミック電圧スケーリング動作モードであるか否かを決定するための動作モード信号を発生させる動作モード選択部と、
    前記動作モード信号に応答して、動作電圧の電圧レベルを増加または減少させる動作電圧発生部と、
    前記ダイナミック電圧スケーリング動作モードである場合、相異なる電圧レベルを有する動作電圧に応答して動作される動作ブロックと、を備えることを特徴とする集積回路装置。
22. 前記動作モード選択部は、
    正常動作モードである場合、前記動作モード信号を第１レベルに発生させ、前記ダイナミック電圧スケーリング動作モードである場合、前記動作モード信号を第２レベルに発生させ、
    前記動作電圧発生部は、
    前記動作モード信号が第２レベルである場合、前記動作モード信号が第１レベルである場合の前記動作電圧の電圧レベルと相異なり、所定の電圧レベルを有する第１動作電圧と第２動作電圧とを発生させることを特徴とする請求項２１に記載の集積回路装置。
23. 前記動作ブロックは、
    前記第１動作電圧に応答して動作する少なくとも一つの第１動作部と、
    前記第２動作電圧に応答して動作する少なくとも一つの第２動作部と、を備え、
    前記少なくとも一つの第１動作部は、動作可能な前記動作電圧の最小レベルが前記第２動作部の動作可能な前記動作電圧の最小レベルに比べて高く、
    前記第１動作電圧の電圧レベルは、前記第２動作電圧の電圧レベルより高いことを特徴とする請求項２２に記載の集積回路装置。
24. 前記動作電圧発生部は、
    前記動作モード信号が第２レベルである場合にも、前記動作モード信号が第１レベルである場合の前記動作電圧の電圧レベルと同一の電圧レベルを有する第３動作電圧をさらに発生させ、
    前記動作ブロックは、
    前記動作モード信号が第２レベルであっても、前記第３動作電圧に応答して動作する少なくとも一つの第３動作部をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の集積回路装置。
25. 前記第３動作部は、
    データを保存するキャッシュメモリと、
    前記キャッシュメモリに保存されたデータのうち一部のデータを保存するラインバッファと、
    前記動作モード信号が第１論理レベルであれば、前記キャッシュメモリを続けてイネーブルさせ、前記動作モード信号が第２論理レベルであれば、所定のラインバッファ出力信号を受信する場合にのみ前記キャッシュメモリをイネーブルさせるキャッシュメモリイネーブル信号を発生させるキャッシュメモリイネーブル回路と、
    前記動作モード信号が第１論理レベルであれば、前記ラインバッファを続けてディセーブルさせ、前記動作モード信号が第２論理レベルであれば、前記ラインバッファを続けてイネーブルさせるラインバッファイネーブル信号を発生させるラインバッファイネーブル回路と、を備え、
    前記動作モード信号が第１論理レベルであれば、アドレス信号に応答して前記キャッシュメモリのみ接近される第１動作が行われ、前記動作モード信号が第２論理レベルであれば、前記アドレス信号に応答して前記ラインバッファと前記キャッシュメモリとが順次に接近される第２動作が行われ、
    前記第２動作は、前記第３動作部の動作周波数と、前記第１及び第２動作部の動作周波数との差によって発生する動作余裕時間を利用して行われることを特徴とする請求項２４に記載の集積回路装置。

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