JP2007334514A - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電源投入時にCPUの動作開始を待ち合わせるためのタイミング調整手段を要せず、速やかに装置を起動させることができるようにする。
【解決手段】電源投入後、システムリセットの解除に基づき、CPU101は、ASIC104の内部クロックが安定したか否かに関わらずブートシーケンスを開始させ、ROM108へのアクセスを実行する。一方、ASIC104は、このアクセスを受け入れ、内部クロックの安定状況に応じてバスブリッジ部のデータパスを切替えることで、支障なくROM108から取り出したデータをCPU101に供給できるようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は制御装置、制御方法及びプログラムに関し、特に、CPUに対して供給する外部メモリに保持された起動プログラムデータの転送を行うために用いて好適な技術に関する。
近年、半導体デバイスの動作周波数の高速化が進み、これに伴って、デバイス間で行われるデータ転送に対してさらなる速度向上が要求されるようになった。一般に、プリント基板上に配置されたデバイス間で実行されるデータ転送は、それぞれのデバイスが備える外部バス制御部を介して行われ、高速なデータ転送を必要とする場合にはクロック同期方式が用いられている。
この外部バスを介したクロック同期方式のデータ転送は、それぞれのデバイスに入力される同期クロックに基づいてデータの送受信が行われ、正確な転送を実現するために、この同期クロックが重要な役割を果たしている。
デバイス間のデータ転送がさらに高速化することによって、データを送受信する双方のデバイスにおいては僅かなタイミングのずれも許容されず、同期クロック入力に対して精密なクロック位相補正が必要とされるようになった。そのため、このような高速転送を必要とするデバイスは、クロック位相補正手段としてPLL(Phase Locked Loop)回路を内蔵する。
ここでPLL回路の動作を簡単に説明する。図3は、一般的なPLL回路の概略構成例を示すブロック図である。
図3において、基準クロックとして入力されたクロック信号は位相比較部に入力される。そして、電圧制御発振器(VCO=Voltage Controlled Oscillator)のクロック出力との位相比較が行われる。
位相比較部は、2つのクロック入力の位相差に応じたチャージポンプ信号を電流値として出力する。後段のフィルタ部は、不要なノイズ成分を除去した上で、電圧値に変換して後段のVCOに与える。VCOは与えられた電圧に応じた周波数で発振し、さらに、分周したクロックを出力し、これがフィードバックループとなって2つのクロックの位相が一致するように機能する。
また、制御装置等に用いられて高速な処理を実行するCPUは、電源起動時に自動的に外部に接続するROM(不揮発性メモリ)に格納したプログラムデータを高速アクセスが可能なRAMにロードして実行する(ブートシーケンス)機能を備えている。従来、このようにプログラムデータを保持するROMは、CPUの外部バスに接続する構成が用いられていた。
しかしながら、前述のように外部バス上でのデータ転送の高速化に伴って、高精度なタイミング設計を実現するために、プリント基板上での外部バス信号の配線長や分岐数に対するパターン設計上の制限は厳しくなっている。また、外部バスに接続するデバイスの端子による容量負荷も大きく影響するため、これまでのような構成が困難な状況となっている。その結果、高速な転送を必要としていないプログラムデータ保持用のROMについては、直接CPUの外部バスからではなく、より高速な転送を要するその他のデバイスを介して間接的にアクセスされる構成とすることが必要となっている。
前述したようにクロック同期方式のデータ転送では同期クロックが重要な役割を果たすが、この同期クロックが電源起動時に不安定となることで以下のように動作上の不都合を生じさせる。すなわち、電源投入後、しばらくの間は供給される電源電圧が不安定であるため、発振器から出力されるクロックに乱れが生じる。さらに、このクロックがデバイス内部のPLL回路の動作にも影響を与え、内部回路の誤動作の原因となってしまう。
このような問題に対して、特許文献1は、電源投入時に供給される不安定なクロック入力に起因する誤動作を回避するために、パワーオンリセット回路を工夫する方法を開示している。特許文献1に示されるパワーオンリセット回路によれば、一旦、入力されたリセット信号の解除により動作を開始させ、一定時間経過後に再度リセット信号を発生させることで、電源投入時の不安定なクロック供給の影響を回避することを可能としている。
特公平8−37775号公報
ところが、前述したCPUが実行するプログラムデータを保持するROMが、直接CPUの外部バスに接続されず、ブリッジ機能を提供するデバイスを通してデータを供給する構成とした場合には、以下に示す新たな問題を生じる可能性がある。
すなわち、バス間で同期転送を実行するバスブリッジを用いる構成では、外部バス上でデータを送受信する両方のデバイスにおいて、内部の同期クロックが安定して正確なデータ転送を実施可能な状態となった後に、一連のブートシーケンスを実行する必要がある。この場合、それぞれに内蔵するPLL回路が安定した同期クロックを発生するまでの時間は必ずしも一致しないため、ブリッジデバイスの内部同期クロックが安定していない状態でCPUがブートシーケンスを実行すれば、動作異常となる可能性がある。このPLL回路の出力クロックが安定するまでの期間については、PLL回路の応答特性だけではなく、環境温度や電源ノイズなどに影響される。
したがって、前記のようなパワーオンリセット回路を用いたとしても、両者の動作に適したタイミングのリセット信号を生成する必要があり、場合によってはそれぞれ異なるタイミングの信号を与えなければならない。そのために外部にタイミング調整手段を必要とする。
また、これ以外の方法として、ブリッジデバイスの内部クロックが安定したことを検知した後に、CPUにリセットを与える手段を設けることも考えられる。しかしながら、これらはいずれの場合も付加回路によるコストアップとなり、ブートシーケンス動作の遅延を招くという問題を生じさせるものである。
本発明は前述の問題点に鑑み、電源投入時にCPUの動作開始を待ち合わせるためのタイミング調整手段を要せず、速やかに装置を起動させることができるようにすることを目的としている。
本発明の制御装置は、第1のバスに接続する制御手段と、前記制御手段に制御される記憶手段と、第2のバスに接続して前記制御手段が実行するプログラムデータを保持する記憶媒体と、前記第1のバスと前記第2のバスとの間でデータ転送を実行するバスブリッジ部とを備え、前記制御手段がプログラムを実行する前に、前記バスブリッジ部を介在させて前記記憶媒体より読み出したプログラムデータを前記記憶手段に転送するブートシーケンスを実行する制御装置であって、前記バスブリッジ部は、外部から供給されるクロックに基づき位相補正した内部クロックを生成するクロック制御手段と、前記クロック制御手段より生成されたクロックが安定したことを判定する判定手段と、前記第1のバスと第2のバスとの間のデータ転送において前記内部クロックに同期して転送を実行する第1のデータ転送手段と、前記第1のデータ転送手段を介さずに転送を実行する第2のデータ転送手段とを備え、前記判定手段の検出結果に基づいて、前記第1のデータ転送手段と前記第2のデータ転送手段とを選択して実行することを特徴とする。
本発明の制御方法は、第1のバスに接続する制御手段と、前記制御手段に制御される記憶手段と、第2のバスに接続して前記制御手段が実行するプログラムデータを保持する記憶媒体と、前記第1のバスと前記第2のバスとの間でデータ転送を実行するバスブリッジ部とを備え、前記制御手段がプログラムを実行する前に、前記バスブリッジ部を介在させて前記記憶媒体より読み出したプログラムデータを前記記憶手段に転送するブートシーケンスを実行する制御装置における制御方法であって、外部から供給されるクロックに基づき位相補正した内部クロックを生成するクロック制御工程と、前記クロック制御工程において生成されたクロックが安定したことを判定する判定工程と、前記第1のバスと第2のバスとの間のデータ転送において前記内部クロックに同期して転送を実行する第1のデータ転送工程と、前記第1のデータ転送工程を介さずに転送を実行する第2のデータ転送工程とを備え、前記判定工程における判定結果に基づいて、前記第1のデータ転送工程と前記第2のデータ転送工程とを選択して実行することを特徴とする。
本発明のプログラムは、前記の方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、バスブリッジ内部で外部バス間での同期転送を制御する回路をバイパス可能な構成とし、内部クロックが安定するまでは、この同期転送制御部をバイパスするデータパスによってデータ転送が実行可能となる。これにより、従来必要であった電源投入時にCPUの動作開始を待ち合わせるためのタイミング調整手段を要せず、速やかに装置を起動させることができる。
(第1の実施形態)
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本実施形態におけるシステム全体の構成例を示すブロック図である。
図1において、CPU101は、内蔵するメモリコントローラによりRAM102を制御するとともに、CPUバス103を介して、ASIC104との間で高速なデータ転送を実行する。
第1のクロック発生部105は、同期クロック1信号を発生し、CPU101及びASIC104に信号を与える。また、電源監視部106は、電源供給状態を検出してシステムリセット信号を生成し、同じくCPU101及びASIC104に信号を与える。
ASIC104は、ローカルバス107を介してROM108及びデータ処理部109に接続し、CPU101は両者に対してASIC104を介してアクセスする。つまり、ASIC104は、CPUバス103とローカルバス107との間でデータを送受信するバスブリッジ機能を有するバスブリッジ部を内蔵する。さらに、第2のクロック発生部110は、前記同期クロック1信号とは異なる周波数である同期クロック2信号を発生し、これをASIC104及びデータ処理部109に与えている。
前記構成において、装置電源の投入により各部へ電源が供給されると、第1のクロック発生部105は同期クロック1信号を発生し、電源監視部106は一定時間経過後にシステムリセット信号を解除する。CPU101及びASIC104は、内蔵するPLL回路によって前記同期クロック1信号とシステムリセット信号とに基づいて位相補正処理を開始し、補正後の同期クロック1信号を内部ロジック回路に供給する。
さらに、CPU101はシステムリセット信号が解除されてから一定時間が経過するとプログラムデータを外部から取り込むブートシーケンスを開始させる。初期化されたCPU101は、CPUバス103に対して所定のアドレスからリードアクセスを開始し、読み出したデータをRAM102の所定のアドレスに書き込むというコピー動作を実行する。
この時、読み出されるプログラムデータは、前記構成においてはCPUバス103に接続されていないROM108に保持されているため、前記CPU101からのCPUバス103へのリードアクセスは、一旦ASIC104に受け付けられる。ASIC104は、CPU101の代わりにROM108からデータを読み出す。
また、本実施形態においては、ROM108から読み出されたデータをCPU101に供給するブリッジ機能を備えており、予め設定されている数量のデータに相当するアドレス範囲に対してプログラムデータのコピーを順次実行していく。CPU101は、所定数のデータのコピーを完了するとRAM102にコピーされたデータをプログラムとして動作させるべく、開始アドレスを示す所定値にプログラムカウンタを設定する。
このように一連のブートシーケンスを完了すると、CPU101は、プログラムに従って所定の処理を実行することとなり、また、データ処理部109が必要とするデータを供給するため、ASIC104を介してデータ転送が実行される。
次に、前記構成における各デバイス間のデータ転送について説明する。なお、起動時にRAM102にロードされるプログラムデータを保持するROM108は、それほど高速なアクセスを必要としていない。したがって、ROM108はクロック同期方式を必要とせず、比較的低速な所定のタイミングでバス信号を操作することでデータを読み出せるデバイスを用いることができる。
図5は、ROM108へのリードアクセスを示すローカルバス信号のタイミングチャートである。
図5に示すように、ローカルバスを駆動するASIC104は、ROM108へのアクセスであることを示すチップセレクト信号(/CS)、アドレス信号(ADR)、さらに、データの読み出しを要求するリード信号(/RD)をローレベルにドライブする。これに対してROM108は、同期クロックを用いることなく、前記入力信号に基づいて要求されたデータ(DATA)を出力する。
一方、前述したように高速な転送を必要とする場合は、クロック同期方式のデータ転送が用いられ、データを送受信するデバイスは、これに対応するバス制御部を備える。前記の構成では、CPUバス103に接続するCPU101とASIC104との間、また、ローカルバス107に接続するASIC104とデータ処理部109との間でクロック同期方式のデータ転送が実行される。
図6は、同期クロックを用いた高速バースト転送を示すローカルバス信号のタイミングチャートである。
図6に示すように、すべての信号は同期クロックに基づいて制御されており、定められたタイミングで所定数量のデータを連続して転送する。
また、このバースト転送を開始するためデータの要求側は転送を要求する信号(/REQ)を与え、これに対して転送の準備ができたことを示す信号(/ACK)を示す。さらに、これに引き続き、次の同期クロックの立ち上がりに同期して要求されたデータ(DATA)が順次出力されていく。
次に、前述したASIC104に内蔵するバスブリッジ部の動作について説明する。
図2は、本実施形態におけるASIC104に内蔵するバスブリッジ部の構成例を示すブロック図である。図2に示すように、ASIC104は、2つのPLL回路を内蔵している。
第1のPLL回路201は、CPUバス103用の同期クロック1信号と、内部信号であるPLLクロック1信号との間で位相補正を行う。一方、第2のPLL回路202は、ローカルバス107用の同期クロック2信号と、内部信号であるPLLクロック2信号との間で位相補正を行う。この2つのPLL回路201、202は、外部より与えられたシステムリセット信号の解除によって位相補正動作を開始する。
また、同期転送制御部203は、CPUバス103から送受信されるデータとローカルバス107から送受信されるデータの受け渡しを制御するものである。CPUバス103側とのデータ転送は第1のセレクタ204を介して行われ、ローカルバス107側とのデータ転送は第2のセレクタ205を介して行われる。
また、CPUバス103からローカルバス107へのアクセスについては、これ以外に同期転送制御部203を介さずに転送するデータパスも備えている。どちらのデータパスを選択するかについては、2つのPLL回路201、202より出力される安定検出信号に従って制御される。
なお、この第1のPLL回路201及び第2のPLL回路202の出力安定検出については、前述の図3に示したフィルタの出力レベルによって判定することができる。すなわち、フィルタの出力電圧は、外部から与えられた同期クロックと2つのPLL回路201、202の出力である内部クロックの位相差に準じ、この出力レベルが所定の範囲にあれば、位相補正が適正に動作していることを示している。したがって、この状態が一定期間継続することによって、2つのPLL回路201、202の出力クロックが安定したと判定することが可能である。
前記構成からなる本実施形態の電源投入時におけるASIC104とその周辺の動作について図4に示すフローチャートに従って説明する。
装置電源の投入による基板への電源供給が開始されると、電源監視部106は、電源電圧レベルの変化によってこれを検出し、システムリセット信号を所定の時間有効とした後に解除する。このシステムリセット信号が有効である期間、ASIC104は、内部回路の初期化を行う(ステップS401)。
次に、リセット信号が解除されたか否かを判定する(ステップS402)。この判定の結果、解除された場合は、次のステップS403に進む。一方、ステップS402の判定の結果、解除されていない場合は、リセット信号が解除されるまでこの状態を保持する。
なお、この状態では、第1のPLL回路201、及び第2のPLL回路202は動作を開始していない。したがって、第1のPLL回路201、及び第2のPLL回路202が生成するPLL安定検出信号は"非安定"を示すレベルを保持している。また、このPLL安定検出信号に従う第1のセレクタ204及び第2のセレクタ205は、CPUバス103からローカルバス107に至るデータパスを同期転送制御部203を介さずに転送するよう選択されている。
さらに、所定時間が経過してシステムリセット信号が解除されると、第1のPLL回路201、及び第2のPLL回路202は位相補正動作を開始する(ステップS403)。第1のPLL回路201は前述したように、位相補正されたPLLクロック1信号の安定出力を検出すると、PLL1安定検出信号を"安定"を示すレベルに変化させる。また、第2のPLL回路202についても同様に位相補正されたPLLクロック2信号の安定出力を検出すると、PLL2安定検出信号を"安定"を示すレベルに変化させる。
次に、この2つのPLL安定検出信号がともに"安定"を示すレベルとなったか否かを判定する(ステップS404)。この判定の結果、"安定"を示すレベルとなった場合は、同期転送制御部203によるデータ転送を開始することが可能となる。一方、ステップS404の判定の結果、"安定"を示すレベルとなっていない場合は、"安定"を示すレベルとなるまで待機する。
この条件が成立した後は、CPUバス103からローカルバス107に至るデータパスを同期転送制御部203によって転送されるように第1のセレクタ204と第2のセレクタ205とが切り替えられる(ステップS405)。
前述のように、本実施形態の特徴は、バスブリッジ内部において、バス間での同期転送を制御する回路をバイパス可能な構成とし、内部クロックが安定するまでは、この同期転送制御部をバイパスするデータパスによってデータ転送を実行可能としたところにある。本実施形態に従えば、電源投入後、システムリセットの解除に基づき、CPU101は、ASIC104の内部クロックが安定したか否かに関わらずブートシーケンスを開始させ、ROM108へのアクセスを実行する。
一方、ASIC104は、このアクセスを受け入れ、前記のごとく、内部クロックの安定状況に応じてバスブリッジ部のデータパスを切替えることで支障なくROM108から取り出したデータをCPU101に供給することが可能である。したがって、本実施形態によれば、電源投入時に各デバイス内部のPLL回路の動作状況に応じてCPU101の動作開始を待ち合わせるために従来必要であった外部でのタイミング調整手段を要しない。しかも、速やかに装置の起動を可能とする。
(本発明に係る他の実施形態)
前述した本発明の実施形態における制御装置を構成する各手段、並びに制御方法の各工程は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム(実施形態では図4に示すフローチャートに対応したプログラム)を、システムまたは装置に直接、または遠隔から供給する。そして、そのシステムまたは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。さらに、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM、DVD−R)などもある。
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する方法がある。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。
また、その他の方法として、本発明のプログラムを暗号化してCD−ROM等の記録媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
さらに、その他の方法として、まず記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
本発明の実施形態におけるシステム全体の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるASIC104に内蔵するバスブリッジ部の構成例を示すブロック図である。 一般的なPLL回路の概略構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態において、電源投入時におけるASICとその周辺の動作の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態において、ROMへのリードアクセスを示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態において、同期クロックを用いた高速バースト転送を示すタイミングチャートである。
符号の説明
101 CPU
102 RAM
103 CPUバス
104 ASIC
105 第1のクロック発生部
106 電源監視部
107 ローカルバス
108 ROM
109 データ処理部
110 第2のクロック発生部
201 第1のPLL回路
202 第2のPLL回路
203 同期転送制御部
204 第1のセレクタ
205 第2のセレクタ

Claims (4)

  1. 第1のバスに接続する制御手段と、前記制御手段に制御される記憶手段と、第2のバスに接続して前記制御手段が実行するプログラムデータを保持する記憶媒体と、前記第1のバスと前記第2のバスとの間でデータ転送を実行するバスブリッジ部とを備え、前記制御手段がプログラムを実行する前に、前記バスブリッジ部を介在させて前記記憶媒体より読み出したプログラムデータを前記記憶手段に転送するブートシーケンスを実行する制御装置であって、
    前記バスブリッジ部は、外部から供給されるクロックに基づき位相補正した内部クロックを生成するクロック制御手段と、前記クロック制御手段より生成されたクロックが安定したことを判定する判定手段と、前記第1のバスと第2のバスとの間のデータ転送において前記内部クロックに同期して転送を実行する第1のデータ転送手段と、前記第1のデータ転送手段を介さずに転送を実行する第2のデータ転送手段とを備え、
    前記判定手段の検出結果に基づいて、前記第1のデータ転送手段と前記第2のデータ転送手段とを選択して実行することを特徴とする制御装置。
  2. 前記クロック制御手段は、入力される2つのクロックの位相差に応じた電圧レベルを出力する位相差検出手段と、前記位相差検出手段より出力される電圧レベルに応じた周波数で発振するクロックを出力するクロック発振手段とを備え、
    前記判定手段は、前記位相差検出手段より出力される電圧レベルが特定のレベルに達することにより前記クロック発振手段の出力するクロックが安定したことを示す信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. 第1のバスに接続する制御手段と、前記制御手段に制御される記憶手段と、第2のバスに接続して前記制御手段が実行するプログラムデータを保持する記憶媒体と、前記第1のバスと前記第2のバスとの間でデータ転送を実行するバスブリッジ部とを備え、前記制御手段がプログラムを実行する前に、前記バスブリッジ部を介在させて前記記憶媒体より読み出したプログラムデータを前記記憶手段に転送するブートシーケンスを実行する制御装置における制御方法であって、
    外部から供給されるクロックに基づき位相補正した内部クロックを生成するクロック制御工程と、
    前記クロック制御工程において生成されたクロックが安定したことを判定する判定工程と、
    前記第1のバスと第2のバスとの間のデータ転送において前記内部クロックに同期して転送を実行する第1のデータ転送工程と、
    前記第1のデータ転送工程を介さずに転送を実行する第2のデータ転送工程とを備え、
    前記判定工程における判定結果に基づいて、前記第1のデータ転送工程と前記第2のデータ転送工程とを選択して実行することを特徴とする制御方法。
  4. 請求項3に記載の方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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