JP2008269365A - Information processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロプロセッサ等の一般的な情報処理装置に関し、特に、電力消費量が小さい情報処理装置に関する。 The present invention relates to a general information processing apparatus such as a microprocessor, and more particularly to an information processing apparatus with low power consumption.
従来のCPU(Central Processing Unit)において、ロード遅延は性能低下の大きな要因の一つである。特に近年、プロセッサの動作周波数の向上に比べ、メモリのアクセス速度が伸び悩んでいるため、この性能向上に対する課題はますます深刻化している。従来、ロード遅延の回避策として、以下のような方策が広く実用化されている。 In a conventional CPU (Central Processing Unit), load delay is one of the major causes of performance degradation. Particularly in recent years, since the memory access speed has been sluggish compared to the improvement in the operating frequency of the processor, the problem for the improvement in performance has become more serious. Conventionally, the following measures have been widely put into practical use as a load delay avoidance measure.
(1)キャッシュなどアクセス速度緩衝用のメモリまたはバッファを、プロセッサとアクセス速度の遅いメモリとの間に設ける。
(2)DRAM(Dynamic Random Access Memory)からのロードのように大きな遅延が発生する場合、現在実行中のスレッドを他のスレッドに切り替える。これによりロード遅延を隠蔽することができる。しかしながら、スレッド切り替え時に処理のオーバーヘッドが生じ、切り替え機構を実装するために回路規模が増大するという課題もある。
(3)内蔵SRAM(Static Random Access Memory)からのロードのように小さな遅延が発生する場合、ロード命令に対する非依存命令をロードスロットに詰める遅延ロードのため命令順を入れ替える。しかしながら、ロードスロットを埋められない場合には処理性能が低下するという課題もある。
(4)上記(3)と関連するが、プログラムの処理手順変更によりメモリの先読みを行なう。ロード処理によりロードされるデータとそのロードの後続処理との間にデータ依存性がない場合に、データの先読みは可能である。
(1) A memory or buffer for buffering access speed such as a cache is provided between a processor and a memory having a low access speed.
(2) When a large delay occurs such as loading from a DRAM (Dynamic Random Access Memory), the currently executing thread is switched to another thread. This can conceal the load delay. However, there is a problem that processing overhead occurs at the time of thread switching, and the circuit scale increases to implement the switching mechanism.
(3) When a small delay occurs as in the case of loading from a built-in SRAM (Static Random Access Memory), the order of instructions is changed for delay loading in which an independent instruction for the load instruction is packed in the load slot. However, when the load slot cannot be filled, there is a problem that the processing performance deteriorates.
(4) Although related to (3) above, the memory is prefetched by changing the processing procedure of the program. Data prefetching is possible when there is no data dependency between the data loaded by the load process and the subsequent process of the load.
上記の内、手段(2)は実質的なアクセス速度改善に繋がらないが、システム全体としてのスループットを向上させることができる。各手段は条件によって適用できない場合もあり、常に有効性が保証されるとは限らない。 Among the above, the means (2) does not lead to a substantial improvement in the access speed, but can improve the throughput of the entire system. Each means may not be applicable depending on conditions, and its effectiveness is not always guaranteed.
メモリは、容量、アクセス速度、コスト、使用目的などにより一般的に階層化されている。プロセッサに搭載されるSRAM、外部接続のDRAM、フラッシュメモリ、または半導体以外のHDD(Hard Disk Drive)、光ディスクドライブ、その他I/O(Input/Output)装置なども広くメモリと捉えることができる。アクセス先のメモリの特性や階層に応じて、それに適するアクセス速度改善技術は取捨選択される。 The memory is generally hierarchized according to capacity, access speed, cost, purpose of use, and the like. An SRAM mounted on a processor, an externally connected DRAM, a flash memory, a hard disk drive (HDD) other than a semiconductor, an optical disk drive, and other input / output (I / O) devices can be widely regarded as a memory. An access speed improvement technique suitable for the characteristics and hierarchy of the memory to be accessed is selected.
または、ロード遅延を解消し実効性能を高める方策の代わりに、消費電力を低減させるような方向性は選択肢の一つである。例として、下記特許文献1〜4が挙げられる。
しかしながら、従来技術によると、キャッシュヒットなどの条件が整った場合には、処理性能向上を図れるが、キャッシュミスなどが頻繁に起こるような状況など、状況によっては従来技術の効果を十分に発揮できない場合がある。このように、従来技術の目的は平均的に性能向上を図ることであり、性能向上を達成できる確率×性能向上の条件が整った場合の効果の度合いを最大化することに主眼が置かれていた。つまり、従来技術では、性能面での向上のみを目的としているため、性能向上と消費電力低減とを両立させることはできなかった。 However, according to the prior art, when conditions such as cache hits are met, the processing performance can be improved, but the effects of the prior art cannot be fully exerted depending on the situation, such as situations where cache misses occur frequently. There is a case. In this way, the purpose of the prior art is to improve performance on average, and the main focus is on maximizing the degree of effect when the condition of performance improvement × performance improvement condition is met. It was. In other words, since the conventional technology aims only at improving performance, it has been impossible to achieve both performance improvement and power consumption reduction.
本発明は、従来技術で救済できるロード遅延に伴う性能補償機能を維持しつつ、従来技術で救済できない条件において、電力消費を抑えることができる情報処理装置を提供することを目的とする。この目的は、従来技術によりもたらされる効果と方向性が異なる。 An object of the present invention is to provide an information processing apparatus capable of suppressing power consumption under conditions that cannot be relieved by the conventional technology while maintaining a performance compensation function associated with load delay that can be relieved by the prior art. This purpose differs from the effects and directions provided by the prior art.
上記目的を達成するために、本発明のある局面に係る情報処理装置は、メインメモリからデータをロードするデータロード手段と、前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段とを備え、前記クロック制御手段は、前記データロード手段がデータのロード動作を開始してからデータを取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an information processing apparatus according to an aspect of the present invention executes a predetermined process with reference to data loading means for loading data from a main memory and data loaded by the data loading means. An information processing unit; a clock generating unit configured to generate a clock signal having a frequency at which the data loading unit and the information processing unit are operable; and to supply the data loading unit and the information processing unit; Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal to the processing means, and the clock control means is a period from when the data loading means starts data loading until data is acquired. The clock signal from the clock generating means to the information processing means over a part or all of the period And wherein the stopping the supply.
データロード手段がデータのロード動作を開始してからデータを取得するまでの間は、情報処理手段は処理を実行することができない。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 The information processing unit cannot execute the process until the data is acquired after the data loading unit starts the data loading operation. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
好ましくは、前記メインメモリは、データのロードに所定時間以上を要し、前記情報処理装置は、さらに、前記所定時間以下でデータのロードが可能なサブメモリと、前記データロード手段がロードするデータが格納されているアドレスが、前記メインメモリおよび前記サブメモリのいずれのアドレス空間に属するかを判断するロード元アドレス空間識別論理手段を備え、前記クロック制御手段は、前記アドレスが前記メインメモリのアドレス空間に属すると判断された場合に、前記データロード手段がデータのロード動作を開始してからデータを取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 Preferably, the main memory requires a predetermined time or more for loading data, the information processing apparatus further includes a sub-memory capable of loading data in the predetermined time or less, and data loaded by the data loading means Load source address space identification logic means for determining which address space of the main memory or the sub memory belongs to the address storing the address, and the clock control means includes the address of the main memory. If it is determined that the data belongs to the space, the clock generation unit performs the information processing over a part or all of the period from when the data load unit starts the data load operation until the data is acquired. The supply of the clock signal to the means is stopped.
たとえば、メインメモリをRAMとし、サブメモリをSRAMとした場合に、RAMからデータをロードする際には、ロード遅延が発生する。このため、RAMのデータロードが完了するまでの間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 For example, when the main memory is a RAM and the sub memory is an SRAM, a load delay occurs when data is loaded from the RAM. Therefore, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means until the data loading of the RAM is completed.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、前記メインメモリよりも高速アクセス可能であり、かつ前記メインメモリから読み出されたデータのコピーを一時的に保持するデータキャッシュとを備え、前記データロード手段は、前記メインメモリからデータをロードする際に、ロードするデータが前記データキャッシュに保持されている場合には、当該データを前記データキャッシュよりロードし、前記データロード手段が前記メインメモリからデータのロードを試みる際に、前記データキャッシュからの当該データの読み出しアクセスにおいてミスヒットをした場合、前記メインメモリ制御手段は、前記メインメモリからのデータのロードを開始させると共に、前記クロック制御手段は、前記情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes main memory control means for controlling reading of data from the main memory in response to a data load request from the data load means for the main memory, and the main memory And a data cache that temporarily holds a copy of data read from the main memory, and the data loading means loads data when loading data from the main memory. If the data to be stored is held in the data cache, the data is loaded from the data cache, and when the data loading means tries to load the data from the main memory, the data from the data cache When a miss access occurs during read access It said main memory control means may initiate the loading of data from said main memory, said clock control means is characterized by stopping the supply of the clock signal to the information processing means.
キャッシュミスが発生した場合には、メインメモリからデータキャッシュへデータをロードしなければならず、その間ロード遅延が発生する。このため、データキャッシュへデータが保持されるまでの間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 When a cache miss occurs, data must be loaded from the main memory to the data cache, during which load delay occurs. Therefore, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means until the data is held in the data cache.
さらに好ましくは、前記クロック制御手段は、前記データロード手段が前記データキャッシュからのデータのロードを試みてミスヒットする場合に、前記データキャッシュへ前記メインメモリから読み出されたデータが格納されると、前記情報処理手段へのクロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the clock control means is configured to store data read from the main memory in the data cache when the data load means tries to load data from the data cache and causes a miss-hit. The supply of the clock signal to the information processing means is resumed.
このようにデータキャッシュへデータがロードされると情報処理手段による処理が可能になる。よって、この時点で情報処理へのクロック信号の供給を再開させることができる。 When data is loaded into the data cache in this way, processing by the information processing means becomes possible. Therefore, the supply of the clock signal to the information processing can be resumed at this point.
さらに好ましくは、前記クロック制御手段は、前記データキャッシュから前記メインメモリへデータを書き戻しする際に、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the clock control means stops supply of a clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing means when data is written back from the data cache to the main memory. To do.
たとえば、データキャッシュとメインメモリとのデータの一貫性を保つために、データキャッシュからメインメモリへデータを書き戻ししなければならない場合がある。このような場合には、メインメモリへデータが保存されるまでの間、ロード遅延が発生する。よって、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 For example, data may need to be written back from the data cache to the main memory in order to maintain data consistency between the data cache and the main memory. In such a case, a load delay occurs until data is stored in the main memory. Therefore, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへのデータの読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes a main memory control unit that controls reading of data from the main memory in response to a data load request from the data load unit to the main memory. The memory control means further includes a unique access to the main memory after the main memory control means makes a data read request to the main memory when the data load means loads data from the main memory. Predicting the time when the time elapses, outputting a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time, the clock control means in response to the clock stop release signal output from the main memory control means, The supply of the clock signal to the information processing means is resumed. .
このように、メインメモリ固有のアクセス時間に着目することにより、クロック信号の供給の再開のタイミングを決定することができる。 In this way, the timing for restarting the supply of the clock signal can be determined by focusing on the access time unique to the main memory.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへのデータの読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリから出力される応答信号の出力タイミングに基づいて、前記メインメモリからのデータ読み出し完了時刻を予測し、予測した前記データ読み出し完了時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes a main memory control unit that controls reading of data from the main memory in response to a data load request from the data load unit to the main memory. The memory control means is further outputted from the main memory after the main memory control means makes a data read request to the main memory when the data loading means loads data from the main memory. Based on the output timing of the response signal, the data read completion time from the main memory is predicted, and a clock stop release signal is output a predetermined time before the predicted data read completion time. The clock stop release signal output from the memory control means. In response to, and wherein the resuming the supply of the clock signal to said information processing means.
このように、メインメモリから出力される応答信号の出力タイミングに着目することにより、クロック信号の供給の再開のタイミングを決定することができる。 In this manner, by focusing on the output timing of the response signal output from the main memory, it is possible to determine the restart timing of the supply of the clock signal.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリから読み出されたデータを一時的に保持するロードバッファ手段を備え、前記クロック制御手段は、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードしようと試みる際に、ロード動作の開始から前記ロードバッファ手段へ前記メインメモリから読み出されたデータが格納されるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes a load buffer unit that temporarily holds data read from the main memory, and the clock control unit is configured such that the data load unit stores data from the main memory. When attempting to load, the supply of the clock signal is stopped for a part or all of the period from the start of the load operation until the data read from the main memory is stored in the load buffer means. It is characterized by.
メインメモリからロードバッファへのデータの読み出し時にはロード遅延が発生する。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 A load delay occurs when data is read from the main memory to the load buffer. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリから前記ロードバッファ手段へのデータ転送を制御するDMA(Direct Memory Access)制御手段を備え、前記ロードバッファ手段は、前記メインメモリから前記情報処理手段へのデータ転送のために先入れ先出し方式でデータを保持する中間一時バッファとして機能し、前記クロック制御手段は、前記ロードバッファ手段にデータが格納されていない状態にある期間の一部または全部に渡って、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes DMA (Direct Memory Access) control means for controlling data transfer from the main memory to the load buffer means, and the load buffer means receives the information from the main memory. It functions as an intermediate temporary buffer for holding data in a first-in first-out manner for data transfer to the processing means, and the clock control means is in a part or all of a period in which no data is stored in the load buffer means. Further, the supply of the clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing means is stopped.
DMA転送で使用されるロードバッファにデータが格納されていない場合には、情報処理手段の処理対象のデータが存在しない。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 If no data is stored in the load buffer used for DMA transfer, there is no data to be processed by the information processing means. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、割り込み信号に応答して、前記クロック制御手段の動作を制御する割り込み制御手段とを備え、前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへのデータの読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、前記割り込み制御手段は、前記クロック停止解除信号を割り込み信号として受け付け、前記クロック制御手段に通知し、前記クロック制御手段は、当該通知に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes a main memory control unit that controls reading of data from the main memory in response to a data load request from the data load unit to the main memory, and an interrupt signal. In response, the main memory control means further comprises an interrupt control means for controlling the operation of the clock control means, and the main memory control means further includes a main memory control means when the data load means loads data from the main memory. Predicts the time at which the access time unique to the main memory elapses after making a data read request to the main memory, outputs a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time, and The means accepts the clock stop cancellation signal as an interrupt signal, and Notify click control means, said clock control means is responsive to the notification, and wherein the resuming the supply of the clock signal to said information processing means.
このように、割り込み処理によりクロック信号の供給を再開させるようにしてもよい。
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリへストアする予定のデータを一時的に保持するストアバッファ手段と、前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記主記憶装置にストアするストア手段とを備え、前記クロック制御手段は、前記ストア手段が前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記メインメモリへストアしようと試みる際に、ストア動作の開始から前記データが前記メインメモリへ書き込まれるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。
In this way, the supply of the clock signal may be resumed by interrupt processing.
More preferably, the information processing apparatus further includes store buffer means for temporarily storing data to be stored in the main memory, and store means for storing data held by the store buffer means in the main storage device. When the store means tries to store the data held by the store buffer means in the main memory, the clock control means until the data is written to the main memory from the start of the store operation. The supply of the clock signal is stopped over part or all of the period.
ストアバッファが保持するデータをメインメモリに書き戻しする際にはロード遅延が発生する。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 When data stored in the store buffer is written back to the main memory, a load delay occurs. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
さらに好ましくは、前記情報処理手段は、パイプライン型の処理方式に基づく処理構造を有し、前記クロック制御手段は、前記クロック供給を停止させた処理が属するパイプラインステージについて、クロック供給が停止されたサイクルの次のサイクルにおいて、前記パイプラインステージの次の段のステージを構成する前記情報処理手段の回路へのクロック供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the information processing means has a processing structure based on a pipeline type processing method, and the clock control means stops clock supply for the pipeline stage to which the process that stopped the clock supply belongs. In the next cycle, the clock supply to the circuit of the information processing means constituting the next stage of the pipeline stage is stopped.
このような構成にすることにより、たとえば、何も処理が実行されないステージに属する構成要素へのクロック信号が停止される。このため、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、電力消費を抑えることができる。 With such a configuration, for example, a clock signal to a component belonging to a stage where no processing is executed is stopped. For this reason, the power consumption of the circuit in which the supply of the clock signal is stopped is reduced, and the power consumption can be suppressed.
本発明の他の局面に係る情報処理装置は、メインメモリから命令をフェッチする命令フェッチ手段と、前記命令フェッチ手段がフェッチした命令を実行する情報処理手段と、前記命令フェッチ手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記命令フェッチ手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段とを備え、前記クロック制御手段は、前記命令フェッチ手段が命令のフェッチ動作を開始してから命令を取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 An information processing apparatus according to another aspect of the present invention includes an instruction fetch unit that fetches an instruction from a main memory, an information processing unit that executes an instruction fetched by the instruction fetch unit, the instruction fetch unit, and the information processing unit. Generates a clock signal having an operable frequency, and controls the clock generation means to be supplied to the instruction fetch means and the information processing means, and the supply and stop of the clock signal from the clock generation means to the information processing means. Clock control means, the clock control means from the clock generation means for a part or all of the period from the start of the instruction fetch operation of the instruction until the acquisition of the instruction The supply of the clock signal to the information processing means is stopped.
命令フェッチ手段が命令のフェッチ動作を開始してから命令を取得するまでの間は、情報処理手段は処理を実行することができない。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 The information processing means cannot execute the process until the instruction is acquired after the instruction fetch means starts the instruction fetch operation. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
好ましくは、前記メインメモリは、命令のフェッチに所定時間以上を要し、前記情報処理装置は、さらに、前記所定時間以下でデータのロードが可能なサブメモリと、前記命令フェッチ手段がフェッチする命令が格納されているアドレスが、前記メインメモリおよび前記サブメモリのいずれのアドレス空間に属するかを判断するフェッチアドレス空間識別論理手段を備え、前記クロック制御手段は、前記アドレスが前記メインメモリのアドレス空間に属すると判断した場合に、前記命令フェッチ手段が命令のフェッチ動作を開始してから命令を取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 Preferably, the main memory requires a predetermined time or more for fetching an instruction, and the information processing apparatus further includes a sub-memory capable of loading data in the predetermined time or less, and an instruction fetched by the instruction fetch means Fetch address space identification logic means for determining which address space of the main memory and the sub memory belongs to the address storing the address, and the clock control means includes the address space of the main memory. If the instruction fetching means determines that it belongs to the information processing means from the clock generation means to the information processing means for a part or all of the period from the start of the instruction fetch operation to the acquisition of the instruction. The supply of the clock signal is stopped.
たとえば、メインメモリをRAMとし、サブメモリをSRAMとした場合に、RAMからデータをロードする際には、ロード遅延が発生する。このため、RAMのデータロードが完了するまでの間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 For example, when the main memory is a RAM and the sub memory is an SRAM, a load delay occurs when data is loaded from the RAM. Therefore, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means until the data loading of the RAM is completed.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、前記メインメモリよりも高速アクセス可能であり、かつ前記メインメモリから読み出された命令のコピーを一時的に保持する命令キャッシュとを備え、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令のフェッチを試みる際に、前記命令キャッシュからの当該命令の読み出しアクセスにおいてミスヒットをした場合、前記メインメモリ制御手段は、前記メインメモリからの命令のフェッチを開始させると共に、前記クロック制御手段は、前記情報処理手段へのクロック供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes a main memory control unit that controls reading of an instruction from the main memory in response to an instruction fetch request from the instruction fetch unit with respect to the main memory; And an instruction cache that temporarily holds a copy of the instruction read from the main memory, and when the instruction fetch means tries to fetch the instruction from the main memory, the instruction When there is a miss hit in the read access of the instruction from the cache, the main memory control means starts fetching the instruction from the main memory, and the clock control means supplies the clock to the information processing means. It is characterized by being stopped.
キャッシュミスが発生した場合には、メインメモリから命令キャッシュへデータをロードしなければならず、その間ロード遅延が発生する。このため、命令キャッシュへ命令が保持されるまでの間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 When a cache miss occurs, data must be loaded from the main memory to the instruction cache, during which load delay occurs. Therefore, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means until the instruction is held in the instruction cache.
さらに好ましくは、前記クロック制御手段は、前記命令フェッチ手段が前記命令キャッシュからの命令フェッチを試みてミスヒットする場合に、前記命令キャッシュへ前記メインメモリから読み出された命令が格納されると、前記情報処理手段へのクロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the clock control means stores an instruction read from the main memory in the instruction cache when the instruction fetch means tries to fetch an instruction from the instruction cache and makes a miss-hit. The supply of the clock signal to the information processing means is resumed.
このように命令キャッシュへデータがロードされると情報処理手段による処理が可能になる。よって、この時点で情報処理へのクロック信号の供給を再開させることができる。 When data is loaded into the instruction cache in this way, processing by the information processing means becomes possible. Therefore, the supply of the clock signal to the information processing can be resumed at this point.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、前記メインメモリは、さらに、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令をフェッチする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへの命令の読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes main memory control means for controlling reading of an instruction from the main memory in response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory, and the main memory Further, when the instruction fetch unit fetches an instruction from the main memory, an access time unique to the main memory has elapsed after the main memory control unit makes a request to read the instruction to the main memory. A clock stop cancellation signal is output a predetermined time before the predicted time, and the clock control means responds to the clock stop cancellation signal output from the main memory control means in response to the information processing. The supply of the clock signal to the means is resumed.
このように、メインメモリ固有のアクセス時間に着目することにより、クロック信号の供給の再開のタイミングを決定することができる。 In this way, the timing for restarting the supply of the clock signal can be determined by focusing on the access time unique to the main memory.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令をフェッチする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへの命令の読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリから出力される応答信号の出力タイミングに基づいて、前記メインメモリからの命令読み出し完了時刻を予測し、予測した前記命令読み出し完了時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes main memory control means for controlling reading of an instruction from the main memory in response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory, and the main memory The control means further includes a response output from the main memory after the main memory control means makes a request to read the instruction to the main memory when the instruction fetch means fetches an instruction from the main memory. A command read completion time from the main memory is predicted based on a signal output timing, and a clock stop release signal is output a predetermined time before the predicted command read completion time. In response to the clock stop cancellation signal output from the control means. , Characterized in that resuming the supply of the clock signal to said information processing means.
このように、メインメモリから出力される応答信号の出力タイミングに着目することにより、クロック信号の供給の再開のタイミングを決定することができる。 In this manner, by focusing on the output timing of the response signal output from the main memory, it is possible to determine the restart timing of the supply of the clock signal.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリから読み出された命令を一時的に保持する命令バッファ手段を備え、前記クロック制御手段は、前記命令フェッチが前記メインメモリから命令をフェッチしようと試みる際に、フェッチ動作の開始から前記命令バッファ手段へ前記メインメモリから読み出された命令が格納されるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further includes an instruction buffer unit that temporarily holds an instruction read from the main memory, and the clock control unit fetches the instruction from the main memory. When trying to do so, the supply of the clock signal is stopped for a part or all of the period from the start of the fetch operation to the instruction buffer means storing the instruction read from the main memory. Features.
メインメモリから命令バッファへデータへの命令の読み出し時にはロード遅延が発生する。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 A load delay occurs when an instruction is read from the main memory to the instruction buffer. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
さらに好ましくは、前記情報処理装置は、さらに、前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、割り込み信号に応答して、前記クロック制御手段の動作を制御する割り込み制御手段とを備え、前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令をフェッチする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへの命令の読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、前記割り込み制御手段は、前記クロック停止解除信号を割り込み信号として受け付け、前記クロック制御手段に通知し、前記クロック制御手段は、当該通知に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させることを特徴とする。 More preferably, the information processing apparatus further responds to an interrupt signal with a main memory control means for controlling reading of an instruction from the main memory in response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory. And an interrupt control means for controlling the operation of the clock control means. The main memory control means is further configured so that when the instruction fetch means fetches an instruction from the main memory, the main memory control means The interrupt control means predicts a time at which an access time unique to the main memory elapses after a command read request to the main memory, outputs a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time, and Accepts the clock stop cancellation signal as an interrupt signal, Notify the control means, said clock control means is responsive to the notification, and wherein the resuming the supply of the clock signal to said information processing means.
このように、割り込み処理によりクロック信号の供給を再開させるようにしてもよい。
本発明のさらに他の局面に係る情報処理装置は、メインメモリからデータをロードするデータロード手段と、前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段と、前記メインメモリよりも高速アクセス可能であり、かつ前記メインメモリから読み出されたデータのコピーを一時的に保持するデータキャッシュとを備え、前記クロック制御手段は、前記データキャッシュから前記メインメモリへデータを書き戻しする際に、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させることを特徴とする。
In this way, the supply of the clock signal may be resumed by interrupt processing.
An information processing apparatus according to still another aspect of the present invention includes a data loading unit that loads data from a main memory, an information processing unit that performs predetermined processing with reference to data loaded by the data loading unit, and A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means; and the clock from the clock generation means to the information processing means A clock control means for controlling supply and stop of a signal; and a data cache that can be accessed at a higher speed than the main memory and that temporarily holds a copy of data read from the main memory. The control means writes the data back from the data cache to the main memory. When, characterized in that to stop the supply of the part or the clock signal to all of the constituent circuit of the information processing means.
たとえば、データキャッシュとメインメモリとのデータの一貫性を保つために、データキャッシュからメインメモリへデータを書き戻ししなければならない場合がある。このような場合には、メインメモリへデータが保存されるまでの間、ロード遅延が発生する。よって、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 For example, data may need to be written back from the data cache to the main memory in order to maintain data consistency between the data cache and the main memory. In such a case, a load delay occurs until data is stored in the main memory. Therefore, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
本発明のさらに他の局面に係る情報処理装置は、メインメモリからデータをロードするデータロード手段と、前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段と、前記メインメモリから読み出されたデータを一時的に保持するロードバッファ手段と、前記メインメモリから前記ロードバッファ手段へのデータ転送を制御するDMA制御手段とを備え、前記ロードバッファ手段は、前記メインメモリから前記情報処理手段へのデータ転送のために先入れ先出し方式でデータを保持する中間一時バッファとして機能し、前記クロック制御手段は、前記ロードバッファ手段にデータが格納されていない状態にある期間の一部または全部に渡って、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 An information processing apparatus according to still another aspect of the present invention includes a data loading unit that loads data from a main memory, an information processing unit that performs predetermined processing with reference to data loaded by the data loading unit, and A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means; and the clock from the clock generation means to the information processing means Clock control means for controlling signal supply and stop, load buffer means for temporarily holding data read from the main memory, and DMA control for controlling data transfer from the main memory to the load buffer means And the load buffer means receives the information from the main memory. It functions as an intermediate temporary buffer for holding data in a first-in first-out manner for data transfer to the processing means, and the clock control means is in a part or all of a period in which no data is stored in the load buffer means. Further, the supply of the clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing means is stopped.
DMA転送で使用されるロードバッファにデータが格納されていない場合には、情報処理手段の処理対象のデータが存在しない。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 If no data is stored in the load buffer used for DMA transfer, there is no data to be processed by the information processing means. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
本発明のさらに他の局面に係る情報処理装置は、メインメモリからデータをロードするデータロード手段と、前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段と、前記メインメモリへストアする予定のデータを一時的に保持するストアバッファ手段と、前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記主記憶装置にストアするストア手段とを備え、前記クロック制御手段は、前記ストア手段が前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記メインメモリへストアしようと試みる際に、ストア動作の開始から前記データが前記メインメモリへ書き込まれるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させることを特徴とする。 An information processing apparatus according to still another aspect of the present invention includes a data loading unit that loads data from a main memory, an information processing unit that performs predetermined processing with reference to data loaded by the data loading unit, and A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means; and the clock from the clock generation means to the information processing means Clock control means for controlling supply and stop of signals, store buffer means for temporarily holding data to be stored in the main memory, and store for storing data held by the store buffer means in the main storage device And the clock control means is configured such that the store means stores the store back. When trying to store the data held by the memory means into the main memory, the supply of the clock signal is stopped for a part or all of the period from the start of the store operation until the data is written into the main memory. It is characterized by making it.
ストアバッファが保持するデータをメインメモリに書き戻しする際にはロード遅延が発生する。このため、その間、情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させることにより、情報処理手段で消費される電力を低減させることができる。 When data stored in the store buffer is written back to the main memory, a load delay occurs. For this reason, the power consumed by the information processing means can be reduced by stopping the supply of the clock signal to the information processing means during that time.
本発明のさらに他の局面に係る情報処理装置は、メインメモリからデータをロードするデータロード手段と、前記データロード手段がロードしたデータを参照して、所定の処理を実行する、パイプライン型の処理方式に基づく処理構造を有する情報処理手段と、前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段とを備え、前記クロック制御手段は、前記クロック供給を停止させた処理が属するパイプラインステージについて、クロック供給が停止されたサイクルの次のサイクルにおいて、前記パイプラインステージの次の段のステージを構成する前記情報処理手段の回路へのクロック供給を停止させることを特徴とする。 An information processing apparatus according to still another aspect of the present invention includes a data load unit that loads data from a main memory, and a pipeline type that executes predetermined processing with reference to the data loaded by the data load unit Information processing means having a processing structure based on a processing method; clock generation means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate, and supplying the clock signals to the data loading means and the information processing means; Clock control means for controlling the supply and stop of the clock signal from the clock generation means to the information processing means, the clock control means for the pipeline stage to which the process that stopped the clock supply belongs, In the cycle following the cycle in which the clock supply is stopped, the pipeline is The clock supply to the circuit of the information processing means constituting the next stage of the stages of the emission stage, wherein the stopping.
このような構成にすることにより、たとえば、何も処理が実行されないステージに属する構成要素へのクロック信号が停止される。このため、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、電力消費を抑えることができる。 With such a configuration, for example, a clock signal to a component belonging to a stage where no processing is executed is stopped. For this reason, the power consumption of the circuit in which the supply of the clock signal is stopped is reduced, and the power consumption can be suppressed.
本発明のさらに他の局面に係る情報処理装置は、前記情報処理装置は、前記クロック制御手段の代わりに、前記情報処理装置への電源供給を遮断する電源供給遮断手段を備え、前記電源供給遮断手段は、前記クロック制御手段が前記情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させる期間、前記情報処理装置への電源供給を遮断することを特徴とする。 An information processing apparatus according to still another aspect of the present invention is characterized in that the information processing apparatus includes power supply cutoff means for cutting off power supply to the information processing apparatus instead of the clock control means, and the power supply cutoff. The means is characterized in that power supply to the information processing apparatus is cut off during a period in which the clock control means stops the supply of the clock signal to the information processing means.
クロック信号の供給の代わりに、電源供給を遮断することによっても電力消費を抑えることができる。 Power consumption can be suppressed by cutting off the power supply instead of supplying the clock signal.
本発明のさらに他の局面に係る情報機器は、上述のいずれかの情報処理装置を備えることを特徴とする情報機器。 An information device according to still another aspect of the present invention comprises any one of the information processing apparatuses described above.
情報機器の具体例としては、携帯電話、携帯型ゲーム機、ビデオカメラ、静止画カメラ、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯型PC(Personal Computer)、電子辞書、などが挙げられる。また、低消費電力化の要望が強い情報機器として、カーナビゲーションなど車載型製品が挙げられる。 Specific examples of the information device include a mobile phone, a portable game machine, a video camera, a still image camera, a PDA (Personal Digital Assistant), a portable PC (Personal Computer), an electronic dictionary, and the like. In addition, in-vehicle products such as car navigation are examples of information devices that are strongly demanded to reduce power consumption.
なお、本発明は、このような特徴的な手段を備える情報処理装置として実現することができるだけでなく、情報処理装置に含まれる特徴的な手段をステップとする情報処理方法として実現したり、情報処理方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。 Note that the present invention can be realized not only as an information processing apparatus including such characteristic means but also as an information processing method using characteristic means included in the information processing apparatus as a step, It can also be realized as a program that causes a computer to execute characteristic steps included in the processing method. Needless to say, such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) or a communication network such as the Internet.
本発明によれば、従来技術の性能とコストを維持したまま、動作時の消費電力を低減することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to reduce power consumption during operation while maintaining the performance and cost of the prior art.
特に、メモリアクセス時の消費電力を低減できるため、DSP(Digital Signal Processor)などの外部低速メモリへのアクセス動作の多い情報処理装置において、大きな効果を発揮できる。 In particular, since power consumption at the time of memory access can be reduced, a large effect can be exhibited in an information processing apparatus that frequently accesses an external low-speed memory such as a DSP (Digital Signal Processor).
以下、本発明の実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置について説明する。各実施の形態の説明に先立って、各実施の形態に共通する事項について説明する。 Hereinafter, a low power consumption type information processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Prior to the description of each embodiment, matters common to each embodiment will be described.
本発明の実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置は、広く普及する5段のパイプライン処理を採用し、その処理ステップの概念は図1に示される。各パイプラインステージは、主に表1で解説される処理を担う。 The low power consumption type information processing apparatus according to the embodiment of the present invention employs a widely spread five-stage pipeline process, and the concept of the process steps is shown in FIG. Each pipeline stage is mainly responsible for the processing described in Table 1.
各パイプラインステージと、そのステージにおいて動作する構成要素との関係を表2に示す。 Table 2 shows the relationship between each pipeline stage and the components operating in that stage.
本発明の実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置が実装する命令の分類を、表3に掲げる。本発明の実施の形態に係る情報処理装置は、いわゆるロード/ストアアーキテクチャを採用する。 Table 3 shows the classification of instructions implemented by the low power consumption information processing apparatus according to the embodiment of the present invention. The information processing apparatus according to the embodiment of the present invention employs a so-called load / store architecture.
以下の実施の形態で説明する回路/ブロック構成図において、図2に示すバス信号線の表記法を採用する。二重線は命令用データバスを表す。細い破線は、命令用アドレスバスを表す。太い実線はデータ用データバスを表す。太い破線は、データ用アドレスバスを表す。その他の細い実線は、制御信号などを表す。 In the circuit / block configuration diagram described in the following embodiments, the bus signal line notation shown in FIG. 2 is adopted. The double line represents the instruction data bus. A thin broken line represents an instruction address bus. A thick solid line represents a data bus for data. A thick broken line represents a data address bus. Other thin solid lines represent control signals and the like.
(実施の形態1)
図3は、本発明の実施の形態1に係る低消費電力型情報処理装置を含むシステムの構成を示す図である。本システムは、システムLSI(Large Scale Integration)または情報機器システムとして実現される。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a system including the low power consumption information processing apparatus according to
本システムは、DRAM102と低消費電力型情報処理装置101とを含む。
DRAM102は、低消費電力型情報処理装置101で実行される命令や低消費電力型情報処理装置101で使用される各種データ等を記憶するDRAMであり、その記憶容量は他のSRAMなどと比べ比較的大きいが、逆にアクセス時間やサイクル時間は比較的長い。
The system includes a
The
低消費電力型情報処理装置101は、情報処理用の半導体LSI、またはSoC(System on a Chip)により構成される。低消費電力型情報処理装置101は、DRAM102に記憶されている命令およびデータをロードし、命令を実行する処理装置であり、情報処理コア103と、命令ROM104と、データSRAM106と、バス制御部108と、周辺回路109とメモリ制御部110と、PLL(Phase Locked Loop)111とを含む。
The low power consumption
情報処理コア103は、低消費電力型情報処理装置101中の汎用的処理ユニットであり、システム全般に渡る情報処理、データ処理やシステム制御の中核を担う。
The
命令ROM104は、情報処理コア103が実行するプログラムとしての命令系列を格納する読み出し専用メモリである。
The
データSRAM106は、情報処理コア103が処理を実行する際に作業用データを一時記憶するためのいわゆるstatic RAMである。
The
バス制御部108は、情報処理コア103がアクセスする内部バス及びそれに接続される周辺回路を制御する処理部である。
The
周辺回路109は、幾つかの役割を担う専用回路群から構成され、例えば割り込み制御回路、タイマ、カウンタ、シリアル入出力回路、ホストインタフェース回路、A/D(Analog to Digital)変換回路、D/A(Digital to Analog)変換回路、DMAC(Direct Memory Access Controller)、デバッガーなどが挙げられる。
The
メモリ制御部110は、DRAM102などの外部メモリとの間のデータ読み書きを制御する処理部である。
The
PLL111は、外部接続の水晶発振子(水晶発信器)と接続されてクロック信号を発生し、低消費電力型情報処理装置101の各回路ブロックにクロック信号を供給する回路である。
The
低消費電力型情報処理装置101は、一般的にマイクロプロセッサ、マイクロコントローラやDSP(Digital Signal Processor)などと呼ばれ、広く製品化される半導体集積回路として例示される。本実施の形態の低消費電力型情報処理装置101は、いわゆるハーバードアーキテクチャを採用する。
The low power consumption
図4は、情報処理コア103の構成を示す図である。
情報処理コア103は、命令フェッチユニット221と、命令デコードユニット222と、オペランドアドレス計算ユニット223と、命令アドレス計算ユニット224と、命令実行ユニット225と、レジスタファイル226と、ロードストアユニット227と、レジスタファイル書き込みパス選択器228と、プログラムカウンタ231と、ロード元アドレス空間識別論理回路232と、クロック制御論理回路233とを含む。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
The
命令フェッチユニット221は、命令ROM104やDRAM102などの外部命令メモリまたは既に以前それらからフェッチされた命令が蓄積された命令キャッシュや内部の命令バッファから命令をフェッチする処理部である。
The instruction fetch
命令デコードユニット222は、命令フェッチユニット221がフェッチした命令を解読し、解読結果に応じて次ステージ以降の回路の振る舞いを制御する処理部である。
The
オペランドアドレス計算ユニット223は、ロード命令のソースアドレス、ストア命令のディスティネーションアドレスを計算する処理部である。
The operand
命令アドレス計算ユニット224は、分岐命令の分岐先アドレスを計算する処理部である。
The instruction
命令実行ユニット225は、算術論理演算器、乗算器、バレルシフタなどを含み、演算命令が指定する算術論理演算を実行する処理部である。
The
レジスタファイル226は、複数の汎用レジスタを含み命令から高速にアクセスすることができ、各レジスタはデータまたはアドレスの情報を格納する記憶部である。
The
ロードストアユニット227は、ロードバッファ229とストアバッファ230とを備え、メモリとレジスタ間のロード操作とストア操作を制御する処理部である。
The load /
ロードバッファ229は、ロード命令によりロードされた命令を格納し、ロード完了に伴いスリープ状態に入った情報処理コアの回路を起床させる記憶部である。
The
ストアバッファ230は、複数段のFIFO方式のキューで構成され、メモリにストアされるデータをストア要求からストア完了まで保持する記憶部である。
The
レジスタファイル書き込みパス選択器228は、命令の種類に応じてレジスタファイル226の1つの書き込みポートへの書き込みパスを選択する処理部である。
The register file write
プログラムカウンタ231は、IFステージとDECステージにおいてそれぞれ次にフェッチおよびデコードされるプログラム(命令)のアドレスを格納するレジスタである。
The
ロード元アドレス空間識別論理回路232は、ロード命令を実行する際にデータをロードするアドレス空間を判定し、該空間からのロード時間が規定値以上のサイクル数を要するか否かを判断する処理部である。
The load source address space
クロック制御論理回路233は、ロード命令を実行する際に、ロード元アドレス空間識別論理回路232が規定値以上のサイクル数を要すると判断した場合、所定の回路へのクロック信号供給を停止する処理部である。
When executing the load instruction, the clock
簡略化のため、データSRAM106および命令ROM104のアクセス時間は、情報処理コア103のクロックで1サイクル分であると想定する。一方、DRAM102のアクセス時間とサイクル時間とは、情報処理コア103のクロックで数十サイクル分であることが多い。
For simplification, it is assumed that the access time of the
本実施の形態における低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103のパイプライン論理構成とその動作を図1に示す。基本5段のステージで構成されるパイプライン動作は、命令の種類に応じて適応的に変化する。本実施の形態における低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の動作と機能について、以下に命令の種類毎に説明する。
FIG. 1 shows the pipeline logic configuration and operation of the low power consumption type
第1に、「演算命令」について低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の概略的な処理動作を表4に掲げる。
First, Table 4 shows a schematic processing operation of the low-power consumption
第2に、「データ転送命令」について低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の概略的な処理動作を表5に掲げる。
Secondly, Table 5 shows a schematic processing operation of the low power consumption type
第3に、「ロード命令」について低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の概略的な処理動作を表6に掲げる。
Thirdly, Table 6 shows a schematic processing operation of the low power consumption type
第4に、「ストア命令」について低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の概略的な処理動作を表7に掲げる。
Fourth, Table 7 shows a schematic processing operation of the low power consumption type
クロック制御論理回路233が、特定の回路ブロックへのクロック信号供給をクロックゲーティングにより停止する仕組みを、図5に示す。
FIG. 5 shows a mechanism in which the clock
図5では、D−FF(Flip Flop)301をクロック信号の供給対象回路として説明を行なう。クロック制御論理回路233は、情報処理コア103に含まれるクロック信号の供給対象回路毎に、クロック信号を供給するか否かを決定するクロック制御信号を出力する。また、PLL111は、上記供給対象回路毎に、クロック信号を出力する。情報処理コア103は、さらに、上記供給対象回路毎に設けられたバッファ303およびANDゲート305を含む。バッファ303は、PLL111に接続され、PLL111より出力されたクロック信号を一時的に保持する。ANDゲート305は、クロック制御論理回路233およびバッファ303に接続され、クロック制御論理回路233より出力されるクロック制御信号とバッファ303に保持されているクロック信号との論理和を出力する。D−FF301は、ANDゲート305より出力される論理和であるゲーテッドクロック(gated clock)信号に従って動作する。
In FIG. 5, a description will be given assuming that a D-FF (Flip Flop) 301 is a circuit to which a clock signal is supplied. The clock
クロック制御論理回路233より出力されるクロック制御信号がLowレベルに固定されている間、ANDゲート305の出力は常にLowである。このため、D−FF301へのクロック信号の供給は停止される。よって、D−FF301の出力値Qは入力値Dの変化に関わらず変化しない。
While the clock control signal output from the clock
以上の説明では、クロック信号の供給対象回路をD−FF301としたが、当該供給対象回路を情報処理コア103の各構成要素とし、各構成要素にゲーテッドクロック信号を入力するような回路構成とすることにより、クロック制御論理回路233により特定の回路ブロックへのクロック信号供給をクロックゲーティングにより停止させることができる。
In the above description, the circuit to be supplied with the clock signal is D-
以上説明したように、本実施の形態では、情報処理コア103で実行される命令が「ロード命令」の場合には、ロード命令実行時のMEMステージにおいて、情報処理コア103中のロードバッファ229以外の回路へのクロック信号の供給を停止するようにしている。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, when the instruction executed in the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2に係る低消費電力型情報処理装置は、命令フェッチに時間を要する場合に所定の回路へのクロック信号供給を停止するものである。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The low power consumption information processing apparatus according to the second embodiment stops supplying a clock signal to a predetermined circuit when it takes time to fetch an instruction.
図3は、本実施の形態の低消費電力型情報処理装置を含むシステムの構成を示す図である。低消費電力型情報処理装置101の構成は、実施の形態1と同様である。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a system including the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment. The configuration of the low power consumption
図6は、実施の形態2に係る情報処理コア103の構成を示す図である。
情報処理コア103は、図4に示した実施の形態1に係る情報処理コア103において、ロード元アドレス空間識別論理回路232の代わりにフェッチアドレス空間識別論理回路252を用いたものである。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the
The
フェッチアドレス空間識別論理回路252は、命令フェッチを実行する際に命令をフェッチするアドレス空間を判定し、該空間からのフェッチ時間が規定値以上のサイクル数を要するか否かを判断する。
The fetch address space
クロック制御論理回路233は、命令フェッチを実行する際に、フェッチアドレス空間識別論理回路252が規定値以上のサイクル数を要すると判断した場合、所定の回路へのクロック信号供給を停止する。
When the instruction address is fetched, the clock
命令フェッチに規定値以上のサイクル数を要する場合とは、命令ROM104にフェッチ対象の命令が記憶されておらず、DRAM102よりフェッチしなければならない場合である。それ以外の場合、すなわち命令フェッチが規定値未満のサイクル数で済む場合とは、命令ROM104にフェッチ対象の命令が記憶されており、命令ROM104より命令フェッチが可能な場合である。フェッチアドレス空間識別論理回路252は、フェッチ対象の命令が記憶されているアドレス(フェッチアドレス)がDRAM102上のアドレス空間に属する場合には、命令フェッチに規定値以上のサイクル数を要すると判断する。それ以外の場合、すなわち、フェッチアドレスが命令ROM104上のアドレス空間に属する場合には、フェッチアドレス空間識別論理回路252は、命令フェッチが規定値未満のサイクル数で終了すると判断する。
The case where the instruction fetch requires a number of cycles equal to or greater than a specified value is a case where the instruction to be fetched is not stored in the
本実施の形態における低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103のパイプライン論理構成とその動作を図1に示す。基本5段のステージで構成されるパイプライン動作は、命令の種類に応じて適応的に変化する。
FIG. 1 shows the pipeline logic configuration and operation of the low power consumption type
本実施の形態における低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の命令フェッチに関わる動作と機能は命令フェッチに関するものであるが、命令フェッチの動作は命令の種類に依存しない。このため、以下ではデータ演算命令を例にして説明する。
The operations and functions related to instruction fetching of the low power consumption type
演算命令について、低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の「命令フェッチ」に関連する概略的な処理動作を表8に掲げる。
Table 8 shows a schematic processing operation related to the “instruction fetch” of the low power consumption type
以上説明したように、本実施の形態によると、命令フェッチを行なう時点で、予めロード遅延が発生することがわかる場合には、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止している。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when it is known that a load delay occurs in advance at the time of instruction fetch, the clock signal to the circuits in the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3に係る低消費電力型情報処理装置は、キャッシュを利用した装置であり、ロード命令実行時にキャッシュミスが発生した場合に所定の回路へのクロック信号供給を停止するものである。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The low power consumption type information processing apparatus according to the third embodiment is an apparatus using a cache, and stops supplying a clock signal to a predetermined circuit when a cache miss occurs when a load instruction is executed.
図7は、本実施の形態の低消費電力型情報処理装置を含むシステムの構成を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a system including the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment.
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置101は、図3に示した実施の形態1に係る低消費電力型情報処理装置101の構成において、命令ROM104の代わりに命令キャッシュ105を用い、データSRAM106の代わりにデータキャッシュ107を用いたものである。
The low power consumption
命令キャッシュ105は、命令ROM104の代わりに情報処理コア103の命令系列の断片を一時的に格納し、DRAM102に比べて、平均的に高速アクセスが可能であるが小容量のメモリである。
The
データキャッシュ107は、データSRAM106の代わりに情報処理コア103の作業用データを一時的に格納し、DRAM102に比べて、平均的に高速アクセスが可能であるが小容量のメモリである。
The
図8は、情報処理コア103の構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図4に示した実施の形態1に係る情報処理コア103の構成において、ロード元アドレス空間識別論理回路232を除き、データキャッシュ107を制御するキャッシュコントローラ261を用いたものである。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the
また、同図に示すように、データキャッシュ107は、データ部235とタグ部236とを含む。データ部235は、DRAM102のコピーとしての一時データを保持する。タグ部236は、データ部235に保持されたデータにアドレス情報を付与する。データキャッシュ107は連想記憶である。このため、情報処理コア103は、データキャッシュ107からデータを読み出す際、まずロード元アドレスでタグ部236を検索してアドレス情報が合致すれば(キャッシュヒット)、次いでデータ部235からデータを取り出す。アドレス情報が合致しなければ(キャッシュミス)、データキャッシュ107に要求するデータがないので、情報処理コア103は、次いでDRAM102へアクセスすることになる。
As shown in the figure, the
タグ部236は、情報処理コア103がデータキャッシュ107にアクセスした際に、キャッシュヒットしたかキャッシュミスしたかを示すキャッシュヒット/ミス判定論理信号をロードストアユニット227とクロック制御論理回路233とに供給する。
When the
なお、図3に示したデータSRAM106を削除せず、データSRAM106とデータキャッシュ107とを情報処理コア103に対し並列に接続し、情報処理コア103がデータSRAM106とデータキャッシュ107との一方からサイクル毎に選択的にデータをロードすることを可能とする回路構成も考えられる。
Note that the
ロード命令について、低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の概略的な処理動作を表9に掲げる。
Table 9 lists the schematic processing operations of the low power consumption
以上説明したように、本実施の形態によると、ロード命令実行時のMEMステージにおいてキャッシュミスが発生した場合には、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止するようにしている。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when a cache miss occurs in the MEM stage at the time of executing the load instruction, the circuit in the
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4について説明する。実施の形態4に係る低消費電力型情報処理装置は、命令フェッチ時にキャッシュミスが生じた場合に、所定の回路へのクロック信号供給を停止するものである。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described below. The low power consumption type information processing apparatus according to the fourth embodiment stops the supply of a clock signal to a predetermined circuit when a cache miss occurs during instruction fetch.
図7は、本実施の形態の低消費電力型情報処理装置を含むシステムの構成を示す図である。低消費電力型情報処理装置101の構成は、実施の形態3と同様である。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a system including the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment. The configuration of the low power consumption
図9は、実施の形態4に係る情報処理コア103の構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図6に示した情報処理コア103の構成において、フェッチアドレス空間識別論理回路252を除いたものである。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the
また、同図に示すように命令キャッシュ105は、データ部237とタグ部238とを含む。データ部237は、DRAM102のコピーとしての一時データを保持する。タグ部238は、データ部237に保持されたデータにアドレス情報を付与する。命令キャッシュ105は連想記憶である。このため、情報処理コア103は、命令キャッシュ105からデータを読み出す際、まずフェッチアドレスでタグ部238を検索してアドレス情報が合致すれば(キャッシュヒット)、次いでデータ部237からデータを取り出す。アドレス情報が合致しなければ(キャッシュミス)、命令キャッシュ105に要求するデータがないので、情報処理コア103は、次いでDRAM102へアクセスすることになる。
As shown in the figure, the
タグ部238は、情報処理コア103が命令キャッシュ105にアクセスした際に、キャッシュヒットしたかキャッシュミスしたかを示すキャッシュヒット/ミス判定論理信号をロードストアユニット227とクロック制御論理回路233とに供給する。
When the
なお、図3に示した命令ROM104を削除せず、命令ROM104と命令キャッシュ105を情報処理コア103に対し並列に接続し、情報処理コア103が命令ROM104と命令キャッシュ105の一方からサイクル毎に選択的にフェッチすることを可能とする回路構成も考えられる。
Note that the
本実施の形態における低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の命令フェッチに関わる動作と機能は命令フェッチに関するものであるが、命令フェッチの動作は命令の種類に依存しない。このため、以下では演算命令を例にして説明する。
The operations and functions related to instruction fetching of the low power consumption type
演算命令について、低消費電力型情報処理装置101、特に情報処理コア103の「命令フェッチ」に関連する概略的な処理動作を表10に掲げる。
Table 10 shows a schematic processing operation related to “instruction fetch” of the low power consumption type
以上説明したように、本実施の形態によると、命令フェッチ時において、キャッシュミスが発生した場合には、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止するようにしている。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when a cache miss occurs during instruction fetch, the clock signal supply to the circuits in the
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5について説明する。実施の形態5に係る消費電力型情報処理装置では、ロード命令実行時にメモリ制御部110がデータ読み出し完了時刻を予測し、データ読み出しが完了するまでの間、所定の回路へのクロック信号供給を停止するものである。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the power consumption type information processing apparatus according to the fifth embodiment, the
図10は、本実施の形態の低消費電力型情報処理装置を含むシステムの構成である。
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置101は、図3に示した実施の形態1に係る低消費電力型情報処理装置101の構成において、メモリ制御部110の内部にデータ読み出し完了時刻予測部110aを設けたものである。
FIG. 10 shows a system configuration including the low power consumption type information processing apparatus according to the present embodiment.
The low power consumption
データ読み出し完了時刻予測部110aは、DRAM102からのデータ読み出し完了時刻を予測し、予測時刻の所定時間前にクロック停止解除信号112を出力する処理部である。データ読み出し完了時刻の予測方法については後述する。
The data read completion
図11は、情報処理コア103の構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図4に示した実施の形態1に係る情報処理コア103の構成において、クロック制御論理回路233の構成が異なる。すなわち、クロック制御論理回路233は、データ読み出し完了時刻予測部110aより出力されるクロック停止解除信号112を受け、クロック停止解除信号112に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the
以下、ロード命令によるDRAM102からのデータロード動作に関して、説明する。
Hereinafter, a data load operation from the
(1)ロードストアユニット227がバス制御部108を通じてメモリ制御部110へDRAM102からの読み出しアクセスを要求する。
(2)ロード元アドレス空間識別論理回路232がDRAM102へのアクセスを識別するので、クロック制御論理回路233は、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。
(3)メモリ制御部110がDRAM102のロード元アドレスからソースオペランドを読み出す。
(4)メモリ制御部110はDRAM102からロードしたソースオペランドを、バス制御部108を通じて情報処理コア103へ送出する。
(5)メモリ制御部110のデータ読み出し完了時刻予測部110aは、読み出し完了時刻を予測し、予測時刻の所定時間前に情報処理コア103へクロック停止解除信号112を送出する。
(6)クロック制御論理回路233は、クロック停止解除信号112に応答してクロック信号供給の停止を解除する。
(1) The load /
(2) Since the load source address space
(3) The
(4) The
(5) The data read completion
(6) The clock
メモリ制御部110がクロック停止解除信号112をアサートするタイミングを決める方法として、以下の2通りが想定される。
As the method for determining the timing at which the
(1)データ読み出し完了時刻予測部110aは、以下のようにしてDRAM102からのデータ読み出し完了時刻を予測する。DRAM102が非同期DRAMである場合、データ読み出し完了時刻予測部110aは、DRAM102へのOE(Output Enable)信号をアサートするタイミングに基づいてデータ読み出し完了時刻を予測することができる。DRAM102が同期DRAM(SDRAM)である場合、データ読み出し完了時刻予測部110aは、「RAS−CASレイテンシ(RAS to CAS遅延時間)+CASレイテンシ(CASアクセス時間)」経過したら最初のデータが読み出されると予測する。但し、ランダムアクセスの場合にこの予測は有効であり、バーストアクセスの第2番目以降のデータの読み出しタイミングは上記予測に従わない。もっともバースト転送のサイクル時間は一般的に短いので、バーストアクセスにおける本発明の効果は小さくなる。
(2)読み出し要求に対するDRAM102からの応答信号(ACK)を見て、データ読み出しタイミングを知る。
(1) The data read completion
(2) The data read timing is known by looking at the response signal (ACK) from the
以上説明したように、本実施の形態によると、情報処理コア103で実行される命令が「ロード命令」の場合に、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。また、データ読み出し完了時刻予測部110aが予測したデータ読み出し完了時刻にクロック信号の供給が再開される。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード命令実行時にロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the instruction executed in the
(実施の形態6)
次に、本発明の実施の形態6について説明する。実施の形態6に係る消費電力型情報処理装置では、命令フェッチ時にメモリ制御部110が読み出し完了時刻を予測し、データ読み出しが完了するまでの間、所定の回路へのクロック信号供給を停止するものである。
(Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the power consumption type information processing apparatus according to the sixth embodiment, the
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置は、図10に示した実施の形態5に係る低消費電力型情報処理装置101と同様の構成を有する。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
The low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the low power consumption
図12は、情報処理コア103の構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図6に示した実施の形態2に係る情報処理コア103の構成において、クロック制御論理回路233の構成が異なる。すなわち、クロック制御論理回路233は、データ読み出し完了時刻予測部110aより、読み出し完了時刻よりも所定時間前に出力されるクロック停止解除信号112を受け、クロック停止解除信号112に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the
以下、DRAM102からの命令フェッチ動作について説明する。命令フェッチ動作は、命令の種類に依存しない。このため、以下では演算命令を例にして説明する。
Hereinafter, an instruction fetch operation from the
(1)命令フェッチユニット221がバス制御部108を通じてメモリ制御部110へDRAM102からの読み出しアクセスを要求する。
(2)フェッチアドレス空間識別論理回路252がDRAM102へのアクセスを識別するので、クロック制御論理回路233は、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。
(3)メモリ制御部110がDRAM102のフェッチアドレスから次命令を読み出す。
(4)メモリ制御部110はDRAM102からフェッチした次命令を、バス制御部108を通じて情報処理コア103へ送出する。
(5)メモリ制御部110のデータ読み出し完了時刻予測部110aは、情報処理コア103へクロック停止解除信号112を送出する。
(6)クロック制御論理回路233は、クロック停止解除信号112に応答してクロック信号供給の停止を解除する。
(1) The instruction fetch
(2) Since the fetch address space
(3) The
(4) The
(5) The data read completion
(6) The clock
メモリ制御部110のデータ読み出し完了時刻予測部110aがクロック停止解除信号112をアサートするタイミングを決める方法は、実施の形態5で説明した通りである。
The method for determining the timing at which the data read completion
以上説明したように、本実施の形態によると、命令フェッチ時において、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。また、データ読み出し完了時刻予測部110aが予測したデータ読み出し完了時刻にクロック信号の供給が再開される。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、命令フェッチ時にロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, at the time of instruction fetch, supply of the clock signal to the circuits in the
(実施の形態7)
次に、本発明の実施の形態7について説明する。実施の形態7に係る低消費電力型情報処理装置では、実施の形態5とクロック信号供給の停止解除タイミングの決定方法が異なる。すなわち、実施の形態7では、ロード命令実行時に、情報処理コア103のロードバッファ229にロードデータが書き込まれることを契機として、クロック信号供給の停止が解除される。
(Embodiment 7)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The low power consumption type information processing apparatus according to the seventh embodiment is different from the fifth embodiment in the method for determining the stop release timing of the clock signal supply. That is, in the seventh embodiment, when the load instruction is executed, the stop of the supply of the clock signal is released when the load data is written in the
実施の形態7に係る低消費電力型情報処理装置の構成は、図3に示した、実施の形態1に係る低消費電力型情報処理装置101の構成と同様である。このため、その詳細な説明は、ここでは繰り返さない。
The configuration of the low power consumption information processing apparatus according to Embodiment 7 is the same as that of the low power consumption
図13は、実施の形態7に係る情報処理コア103の構成を示す図である。
情報処理コア103は、図4に示した実施の形態1に係る情報処理コア103において、ロードバッファ229とクロック制御論理回路233との構成が異なるものである。すなわち、ロードバッファ229は、ロードデータが到着した際に、到着信号を出力する。クロック制御論理回路233は、ロードバッファ229から出力される到着信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the
The
以下、ロード命令によるDRAM102からのデータロード動作に関して、説明する。
Hereinafter, a data load operation from the
(1)ロードストアユニット227がバス制御部108を通じてメモリ制御部110へDRAM102からの読み出しアクセスを要求する。
(2)ロード元アドレス空間識別論理回路232がDRAM102へのアクセスを識別するので、クロック制御論理回路233は、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。
(3)メモリ制御部110がDRAM102のロード元アドレスからソースオペランドを読み出す。
(4)メモリ制御部110はDRAM102からロードしたソースオペランドを、バス制御部108を通じて情報処理コア103へ送出する。
(5)ロードデータがロードバッファ229に書き込まれる。
(6)ロードバッファ229はロードデータが到着したことを検知し、クロック制御論理回路233に通知する。
(7)クロック制御論理回路233はクロック信号の供給停止を解除し、クロック信号供給を復活する。
(1) The load /
(2) Since the load source address space
(3) The
(4) The
(5) Load data is written to the
(6) The
(7) The clock
以上説明したように、本実施の形態によると、情報処理コア103で実行される命令が「ロード命令」の場合に、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。また、ロードデータがロードバッファ229に書込まれたことを検知した後に、クロック信号の供給が再開される。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード命令実行時にロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the instruction executed in the
また、実施の形態5では、データ読み出し完了時刻予測部110aがロードデータの読み出し完了時刻の予測を行なっていたが、実施の形態7では、このような特別な回路を設けなくてもクロック信号の供給停止を解除することができる。
In the fifth embodiment, the data read completion
(実施の形態8)
次に、本発明の実施の形態8について説明する。実施の形態8に係る低消費電力型情報処理装置では、実施の形態6とクロック信号供給の停止解除タイミングの決定方法が異なる。すなわち、実施の形態6においては、データ読み出し完了時刻予測部110aがクロック信号供給の停止を解除するタイミングを決定した。これに対して、本実施の形態においては、命令フェッチユニット221内に設けられている命令バッファ239に次命令が書き込まれることを契機として、クロック信号の供給停止が解除される。
(Embodiment 8)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The low power consumption type information processing apparatus according to the eighth embodiment is different from the sixth embodiment in the method for determining the stop release timing of the clock signal supply. That is, in the sixth embodiment, the timing at which the data read completion
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の構成は、図3に示した、実施の形態1に係る低消費電力型情報処理装置101の構成と同様である。
The configuration of the low power consumption information processing apparatus according to this embodiment is the same as that of the low power consumption
図14は、本実施の形態に係る情報処理コアの構成を示す図である。本実施の形態に係る情報処理コアの構成は、図6に示した、実施の形態2に係る情報処理コア103の構成において、命令フェッチユニット221およびフェッチアドレス空間識別論理回路252の構成が異なる。すなわち、命令フェッチユニット221は、現在デコード中の命令に後続する複数の命令を格納する一時記憶手段である命令バッファ239を内蔵しているが、命令バッファ239は、命令到着時に到着信号を出力する。フェッチアドレス空間識別論理回路252は、命令バッファ239より出力される到着信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the information processing core according to the present embodiment. The configuration of the information processing core according to the present embodiment is different from the configuration of the
図15は、命令フェッチユニット221の構成を示す図である。
命令フェッチユニット221は、命令バッファ239と、命令レジスタ239aと、増分器239bと、プログラムカウンタ239cとを含む。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of the instruction fetch
The instruction fetch
命令バッファ239は、FIFO方式でデータを一時記憶するメモリである。命令バッファ239は、命令が書込まれると到着信号を出力する。
The
命令レジスタ239aは、命令バッファ239の出力に接続され、次に命令デコードユニット222でデコードされる命令を一時的に記憶するレジスタである。
The
プログラムカウンタ239cは、IFステージにおける命令のフェッチアドレスを記憶するカウンタである。
The
増分器239bは、命令がフェッチされるたびに、フェッチアドレスを所定数だけ増分させる演算器である。
The
以下、DRAM102からの命令フェッチ動作について説明する。命令フェッチ動作は、命令の種類に依存しない。このため、以下では演算命令を例にして説明する。
Hereinafter, an instruction fetch operation from the
(1)命令フェッチユニット221がバス制御部108を通じてメモリ制御部110へDRAM102からの読み出しアクセスを要求する。
(2)フェッチアドレス空間識別論理回路252がDRAM102へのアクセスを識別するので、クロック制御論理回路233は、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。
(3)メモリ制御部110がDRAM102のフェッチアドレスから次命令を読み出す。
(4)メモリ制御部110はDRAM102からフェッチした次命令を、バス制御部108を通じて情報処理コア103へ送出する。
(5)次命令が命令バッファ239に書き込まれる。
(6)命令バッファ239は次命令が到着したことを検知し、クロック制御論理回路233に通知する。
(7)クロック制御論理回路233はクロック信号の供給停止を解除し、クロック信号供給を復活する。
(1) The instruction fetch
(2) Since the fetch address space
(3) The
(4) The
(5) The next instruction is written into the
(6) The
(7) The clock
以上説明したように、本実施の形態によると、命令フェッチ時において、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。また、命令が命令バッファ239に命令が書込まれたことを検知した後に、クロック信号の供給が再開される。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、命令フェッチ時にロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, at the time of instruction fetch, supply of the clock signal to the circuits in the
また、実施の形態6では、データ読み出し完了時刻予測部110aがロードデータの読み出し完了時刻の予測を行なっていたが、本実施の形態では、このような特別な回路を設けなくてもクロック信号の供給停止を解除することができる。
In the sixth embodiment, the data read completion
(実施の形態9)
次に、本発明の実施の形態9について説明する。本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置では、実施の形態5とクロック信号供給の停止解除タイミングの決定方法が異なる。すなわち、本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の情報処理コアは、割り込みに基づいて、クロック信号の供給停止の解除を行なう。
(Embodiment 9)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In the low power consumption type information processing apparatus according to the present embodiment, the method for determining the stop release timing of the clock signal supply is different from that of the fifth embodiment. That is, the information processing core of the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment cancels the supply stop of the clock signal based on the interrupt.
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の構成は、図10に示した実施の形態5に係る低消費電力型情報処理装置101の構成と同様である。
The configuration of the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment is the same as that of the low power consumption
図16は、本実施の形態に係る情報処理コアの構成を示す図である。
情報処理コア103は、図4に示した実施の形態1に係る情報処理コア103の構成において、割り込み制御部240が新たに付け加えられ、クロック制御論理回路233の構成が変わったものである。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration of the information processing core according to the present embodiment.
The
割り込み制御部240は、メモリ制御部110のデータ読み出し完了時刻予測部110aより出力されるクロック停止解除信号112を割り込みとして受け、クロック制御論理回路233に停止解除信号を伝達する。
The interrupt
クロック制御論理回路233は、割り込み制御部240より伝達される停止解除信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
The clock
本実施の形態では、実施の形態5で説明したロード命令の実行時において、「クロック停止モード」と「通常動作モード」と呼ばれる二つの動作状態を定義する。 In the present embodiment, two operation states called “clock stop mode” and “normal operation mode” are defined when the load instruction described in the fifth embodiment is executed.
「クロック停止モード」とは、ロードバッファ229にデータがロードされるのを待つロードデータ待ち状態、またはそれを含む、クロック信号の供給が停止されている低消費電力の動作状態である。「通常動作モード」とは、情報処理コア103中の各回路にクロックが供給され、クロックに同期する本来の機能動作が可能な状態である。
The “clock stop mode” is a load data wait state for waiting for data to be loaded into the
本実施の形態では、情報処理コア103に割り込み制御部240を設けているため、クロック停止モードから通常動作モードへの状態遷移は、割り込みによるクロック停止状態からの起床として実現される。実施の形態5で説明したデータ読み出し完了時刻予測部110aより出力されるクロック停止解除信号112は、起床割り込みとして割り込み制御部240に入力される。ロード命令実行時に、クロック信号の供給停止を解除する場合、以下の手順を経る。なお、クロック信号の供給停止までの処理(通常動作モードからクロック停止モードへの遷移処理)は、実施の形態5と同様である。
In this embodiment, since the
(1)メモリ制御部110がロードされるデータを受信すると、メモリ制御部110はクロック停止解除信号112をアサートする。
(2)クロック停止解除信号112が、起床割り込みとして割り込み制御部240に入力される。その割り込み要因は常に有効化(許可)されるように、割り込み要因はNMI(Non-Maskable Interrupt)として実装される。割り込み制御部240は、その割り込み要因を受け付ける。情報処理コア103の動作状態は、クロック停止モードから通常動作モードへ遷移する。
(3)割り込み制御部240は、クロック制御論理回路233にクロック信号の供給停止解除を伝える。クロック制御論理回路233はクロック信号の供給を復活させることにより、情報処理コア103を起床させる。
(4)情報処理コア103は該ロード命令のMEMステージに復帰し、その次のステージであるWBステージから動作を再開する。
(1) When the
(2) The clock
(3) The interrupt
(4) The
本実施の形態で説明した動作モード間の関係を図17の状態遷移図に示す。
クロック停止モード1とクロック停止モード2とでは、クロック信号の供給が停止される回路の範囲が異なる。つまり、クロック停止モード1においては、情報処理コア103内の全回路へのクロック信号の供給が停止される。一方、クロック停止モード2においては、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号の供給が停止される。すなわち、本実施の形態で説明した状態遷移は、通所動作モードとクロック停止モード2との間での状態遷移である。
The relationship between the operation modes described in this embodiment is shown in the state transition diagram of FIG.
The
以上説明したように、本実施の形態によると、情報処理コア103で実行される命令が「ロード命令」の場合に、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。また、データ読み出し完了時刻予測部110aが予測したデータ読み出し完了時刻にクロック信号の供給が再開される。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード命令実行時にロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the instruction executed in the
(実施の形態10)
次に、本発明の実施の形態10について説明する。本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置では、実施の形態6とクロック信号供給の停止解除タイミングの決定方法が異なる。すなわち、本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の情報処理コアは、割り込みに基づいて、クロック信号の供給停止の解除を行なう。
(Embodiment 10)
Next, an embodiment 10 of the invention will be described. The low power consumption type information processing apparatus according to the present embodiment is different from the sixth embodiment in the method for determining the stop release timing of the clock signal supply. That is, the information processing core of the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment cancels the supply stop of the clock signal based on the interrupt.
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の構成は、図10に示した実施の形態5に係る低消費電力型情報処理装置101と同様の構成を有する。
The configuration of the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment is the same as that of the low power consumption
図18は、本実施の形態に係る情報処理コアの構成を示す図である。
情報処理コア103は、図6に示した実施の形態2に係る情報処理コア103の構成において、割り込み制御部240が新たに付け加えられ、クロック制御論理回路233の構成が変わったものである。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of the information processing core according to the present embodiment.
The
割り込み制御部240は、メモリ制御部110のデータ読み出し完了時刻予測部110aより出力されるクロック停止解除信号112を割り込みとして受け、クロック制御論理回路233に停止解除信号を伝達する。
The interrupt
クロック制御論理回路233は、割り込み制御部240より伝達される停止解除信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
The clock
本実施の形態では、実施の形態6で説明した命令フェッチの実行時において、「クロック停止モード」と「通常動作モード」と呼ばれる二つの動作状態を定義する。 In the present embodiment, at the time of executing the instruction fetch described in the sixth embodiment, two operation states called “clock stop mode” and “normal operation mode” are defined.
「クロック停止モード」とは、DRAM102からフェッチする命令の待ち状態であるか、またはそれを含む、クロック信号の供給が停止されている低消費電力の動作状態である。「通常動作モード」とは、「クロック停止モード」以外の動作状態である。
The “clock stop mode” is a state of waiting for an instruction fetched from the
本実施の形態では、情報処理コア103に割り込み制御部240を設けているため、クロック停止モードから通常動作モードへの状態遷移は、割り込みによるクロック停止状態からの起床として実現される。実施の形態6で説明したデータ読み出し完了時刻予測部110aより出力されるクロック停止解除信号112は、起床割り込みとして割り込み制御部240に入力される。命令フェッチ時に、クロック信号の供給停止を解除する場合、以下の手順を経る。なお、クロック信号の供給停止までの処理(通常動作モードからクロック停止モードへの遷移処理)は、実施の形態6と同様である。
In this embodiment, since the
(1)メモリ制御部110がDRAM102からフェッチした命令を受信すると、メモリ制御部110はクロック停止解除信号112をアサートする。
(2)クロック停止解除信号112が、起床割り込みとして割り込み制御部240に入力される。その割り込み要因は常に有効化(許可)されるように、割り込み要因NMIとして実装される。割り込み制御部240は、その割り込み要因を受け付ける。情報処理コア103の動作状態は、クロック停止モードから通常動作モードへ遷移する。
(3)割り込み制御部240は、クロック制御論理回路233にクロック信号の供給停止解除を伝える。クロック制御論理回路233はクロック信号の供給を復活させることにより、情報処理コア103を起床させる。
(4)情報処理コア103は該フェッチ中の命令のIFステージに復帰し、その次のステージであるDECステージから動作を再開する。
(1) When the
(2) The clock
(3) The interrupt
(4) The
以上説明したように、本実施の形態によると、命令フェッチ時において、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。また、データ読み出し完了時刻予測部110aが予測したデータ読み出し完了時刻にクロック信号の供給が再開される。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、命令フェッチ時にロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, at the time of instruction fetch, supply of the clock signal to the circuits in the
(実施の形態11)
以下、本発明の実施の形態11について説明する。本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置では、実施の形態5とクロック信号供給の停止解除タイミングの決定方法が異なる。すなわち、本実施の形態では、データキャッシュ107にロードデータが書き込まれることを契機として、クロック信号の供給停止が解除される。
(Embodiment 11)
Hereinafter, an eleventh embodiment of the present invention will be described. In the low power consumption type information processing apparatus according to the present embodiment, the method for determining the stop release timing of the clock signal supply is different from that of the fifth embodiment. That is, in this embodiment, the supply stop of the clock signal is released when the load data is written in the
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の構成は、図7に示した実施の形態3と同様の構成を有する。 The configuration of the low power consumption type information processing apparatus according to the present embodiment has the same configuration as that of the third embodiment shown in FIG.
図19は、本実施の形態に係る情報処理コアの構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図8に示した実施の形態3に係る情報処理コア103の構成において、クロック制御論理回路233の構成が異なる。また、データキャッシュ107のタグ部236の構成も異なる。すなわち、タグ部236は、データ部235にロードデータが書込まれた際に、書込み信号を出力する。クロック制御論理回路233は、タグ部236が出力した書込み信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of the information processing core according to the present embodiment. The
ロード命令実行時に、クロック信号の供給停止を解除する場合、以下の手順を経る。なお、クロック信号の供給停止までの処理は、実施の形態3と同様である。また、データキャッシュ107にロードデータが書込まれるのを待つ間、データキャッシュ107へ供給されるクロック信号は停止されないものとする。
When releasing the supply stop of the clock signal when executing the load instruction, the following procedure is performed. Note that the processing until the supply of the clock signal is stopped is the same as that in the third embodiment. It is assumed that the clock signal supplied to the
(1)ロードデータがデータキャッシュ107に書き込まれる。
(2)データキャッシュ107のタグ部236は、ロードデータが到着したことを検知し、書込み信号をクロック制御論理回路233に通知する。
(3)クロック制御論理回路233は、データキャッシュ107のタグ部236より通知される書込み信号に応答し、クロック信号の供給停止を解除し、クロック信号供給を復活させる。
(1) Load data is written to the
(2) The
(3) In response to the write signal notified from the
上述の(2)において、書込み信号を出力するタイミングは、データキャッシュ107のデータ部235のライン上に、ロードストアユニット227がアクセス要求を行なったアドレスのデータが記憶されたタイミングである。
In the above (2), the timing for outputting the write signal is the timing at which the data of the address requested by the
以上説明したように、本実施の形態によると、ロード命令実行時のMEMステージにおいてキャッシュミスが発生した場合には、ロードストアユニット227中のロードバッファ229以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止するようにしている。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when a cache miss occurs in the MEM stage at the time of executing the load instruction, the circuit in the
また、実施の形態5では、データ読み出し完了時刻予測部110aがロードデータの読み出し完了時刻の予測を行なっていたが、本実施の形態では、このような特別な回路を設けなくてもクロック信号の供給停止を解除することができる。
In the fifth embodiment, the data read completion
(実施の形態12)
以下、本発明の実施の形態12について説明する。本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置では、実施の形態6とクロック信号供給の停止解除タイミングの決定方法が異なる。すなわち、本実施の形態では、命令キャッシュ105に次命令が書き込まれることを契機として、クロック信号の供給停止が解除される。
(Embodiment 12)
The following describes Embodiment 12 of the present invention. The low power consumption type information processing apparatus according to the present embodiment is different from the sixth embodiment in the method for determining the stop release timing of the clock signal supply. That is, in the present embodiment, the supply stop of the clock signal is released when the next instruction is written in the
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置の構成は、図7に示した実施の形態3に係る低消費電力型情報処理装置101と同様の構成を有する。
The configuration of the low power consumption information processing apparatus according to the present embodiment is the same as that of the low power consumption
図20は、本実施の形態に係る情報処理コアの構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図9に示した実施の形態4に係る情報処理コア103の構成において、クロック制御論理回路233の構成が異なる。また、命令キャッシュ105内のタグ部238の構成も異なる。すなわち、タグ部238は、データ部237に次命令が書込まれた際に、書込み信号を出力する。クロック制御論理回路233は、タグ部238が出力した書込み信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of the information processing core according to the present embodiment. The
命令フェッチ時に、クロック信号の供給停止を解除する場合、以下の手順を経る。なお、クロック信号の供給停止までの処理は、実施の形態4と同様である。また、命令キャッシュ105に次命令が書込まれるのを待つ間、命令キャッシュ105へ供給されるクロック信号は停止されないものとする。
When releasing the supply of the clock signal at the time of instruction fetch, the following procedure is performed. Note that the processing until the supply of the clock signal is stopped is the same as that in the fourth embodiment. It is assumed that the clock signal supplied to the
(1)次命令が命令キャッシュ105に書き込まれる。
(2)命令キャッシュ105のタグ部238は次命令が到着したことを検知し、書込み信号をクロック制御論理回路233に通知する。
(3)クロック制御論理回路233は、命令キャッシュ105のタグ部238より通知される書込み信号に応答し、クロック信号の供給停止を解除し、クロック信号供給を復活する。
(1) The next instruction is written into the
(2) The
(3) In response to the write signal notified from the
上述の(2)において、書込み信号を出力するタイミングは、命令キャッシュ105のデータ部237のライン上に、命令フェッチユニット221がアクセス要求を行なったアドレスのデータが記憶されたタイミングである。
In the above (2), the timing for outputting the write signal is the timing at which the data at the address requested by the instruction fetch
以上説明したように、本実施の形態によると、命令フェッチ時において、キャッシュミスが発生した場合には、命令フェッチユニット221以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止するようにしている。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when a cache miss occurs during instruction fetch, the clock signal supply to the circuits in the
また、実施の形態6では、データ読み出し完了時刻予測部110aがロードデータの読み出し完了時刻の予測を行なっていたが、本実施の形態では、このような特別な回路を設けなくてもクロック信号の供給停止を解除することができる。
In the sixth embodiment, the data read completion
(実施の形態13)
次に、本発明の実施の形態13について説明する。本実施の形態では、情報処理コアが読み出すデータがなくなると、所定の回路へのクロック信号の供給を停止するものである。
(Embodiment 13)
Next, an embodiment 13 of the invention will be described. In this embodiment, when there is no more data to be read by the information processing core, the supply of a clock signal to a predetermined circuit is stopped.
図21は、本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置101の構成を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of the low power consumption
この低消費電力型情報処理装置101は、図3に示した実施の形態1に係る低消費電力型情報処理装置101と異なり、DMA転送により、DRAM102からデータSRAM106へデータをバースト転送する装置であり、情報処理コア103と、データSRAM106と、バス制御部108と、メモリ制御部110と、PLL111と、DMA(Direct Memory Access)制御部241とを含む。上述の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付している。その名称および機能も同一であるため、説明は繰り返さない。なお、バス制御部108の内部には、FIFO方式によりデータを入出力するデータキュー242が含まれる。
Unlike the low power consumption
DMA制御部241は、データキュー242およびデータSRAM106を制御することにより、DRAM102からデータSRAM106へのバースト転送を制御する。
The
データキュー242は、データキューが空か否かを示すデータキュー状態信号を出力する。
The
例えば、低消費電力型情報処理装置101では、DRAM102上に配置されたMPEG(Moving Picture Experts Group)標準やJPEG(Joint Photographic Experts Group)標準で圧縮されたビットストリーム画像データを情報処理コア103が伸長し、再びDRAM102上のフレームバッファに復元された画像データを書き戻すような処理が想定される。
For example, in the low power consumption type
図22は、本実施の形態に係る情報処理コアの構成を示す図である。本図に示す情報処理コア103は、図4に示した実施の形態1に係る情報処理コア103からロード元アドレス空間識別論理回路232を除き、クロック制御論理回路233の構成が異なるものである。
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of the information processing core according to the present embodiment. The
クロック制御論理回路233は、低消費電力型情報処理装置101のデータキュー242より出力されるデータキュー状態信号を受け、データキュー状態信号がデータキュー242が空であることを示している場合には、所定の回路へのクロック信号の供給を停止させ、データキューが空でない場合には、クロック信号の供給停止を解除させる。
When the clock
次に、DMA転送の手順について説明する。 Next, a DMA transfer procedure will be described.
(1)DMA制御部241は、メモリ制御部110を通じて、DRAM102の転送元アドレスの連続領域からデータ列を読み出す。
(2)DMA制御部241からの指令に基づいて、バス制御部108はDRAM102から読み出されたデータ列をFIFO方式のデータキュー242に書き込む。
(3)情報処理コア103は、データキュー242に書き込まれたデータ列を書き込まれた順に読み出す。ここで、特に、
(3−1)データキュー242がフルになると、DMA制御部241はデータキュー242へのデータ転送を停止し、情報処理コア103による読み出しを待つ。
(3−2)データキュー242が空になると、データキュー242が空である状態を示すデータキュー状態信号がクロック制御論理回路233に伝えられる。情報処理コア103はそれ以上データ列を読み出せないので、クロック制御論理回路233は情報処理コア103のMEMステージ以降に属する構成要素(MEMステージおよびWBステージで処理を実行する構成要素)へのクロック信号供給を停止することにより、それらの動作を停止する。次いでデータキュー242が空でなくなると、データキュー242が空でないことを示すデータキュー状態信号がクロック制御論理回路233に伝えられる。クロック制御論理回路233はクロック信号供給を再開し、情報処理コア103はデータキュー242からの読み出し動作を再開する。
(1) The
(2) Based on a command from the
(3) The
(3-1) When the
(3-2) When the
なお、情報処理コア103による読み出し速度がDMA制御部241による書き込み速度より小さい場合には、データキュー242がフルになりやすく、逆の場合には、データキュー242は空になりやすい。
Note that when the reading speed by the
以上説明したように、本実施の形態によると、DMA転送において、情報処理コア103が処理すべきデータがない場合には、MEMステージ以降に属する構成要素へのクロック信号の供給を停止させる。これにより、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ロード遅延が発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the DMA transfer, when there is no data to be processed by the
(実施の形態14)
次に、本発明の実施の形態14について説明する。本実施の形態では、データキャッシュからメモリにデータを書き戻す際のロード遅延時に、所定の回路へのクロック供給を停止させるものである。
(Embodiment 14)
Next, a fourteenth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the clock supply to a predetermined circuit is stopped at the time of load delay when data is written back from the data cache to the memory.
図23は、本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置101の構成を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of the low power consumption
低消費電力型情報処理装置101は、複数の情報処理コアを含み、情報処理コア毎にデータキャッシュが設けられている低消費電力型情報処理装置であり、第1情報処理コア103aと、第2情報処理コア103bと、第3情報処理コア103cと、第1データキャッシュ107aと、第2データキャッシュ107bと、第3データキャッシュ107cと、バス制御部108と、周辺回路109と、メモリ制御部110と、PLL111とを含む。
The low power consumption type
第1情報処理コア103a、第2情報処理コア103bおよび第3情報処理コア103cは、図8に示した実施の形態3に係る情報処理コア103と同様の構成を有する。なお、各情報処理コアのクロック制御論理回路233には、後述するタイミングでクロック停止解除信号がメモリ制御部110より入力される。クロック制御論理回路233は、クロック停止解除信号に応答して、クロック信号の供給停止を解除する。
The first
第1データキャッシュ107a、第2データキャッシュ107bおよび第3データキャッシュ107cは、図8に示した実施の形態3に係る情報処理コア103と同様の構成を有する。第1データキャッシュ107a、第2データキャッシュ107bおよび第3データキャッシュ107cは、それぞれ、第1情報処理コア103a、第2情報処理コア103bおよび第3情報処理コア103cとDRAM102との間に設けられている。
The
バス制御部108は、第1情報処理コア103a〜第3情報処理コア103cおよび第1データキャッシュ107a〜第3データキャッシュ107cに接続されている。
The
メモリ制御部110は、後述するタイミングでクロック停止解除信号を送出するものとする。
It is assumed that the
その他の構成要素は、上述の実施の形態と同様である。
以下のような場合には、第1データキャッシュ107a〜第3データキャッシュ107cに書き込まれたデータをDRAM102に書き戻さなければならない。
Other components are the same as those in the above-described embodiment.
In the following cases, the data written in the
(a)情報処理コアから、ライトスルー方式のデータキャッシュへのデータ書き込みが発生する場合
(b)スヌープによりデータキャッシュの一貫性を保つ場合
(c)ライン不足によるリフィルにより、データキャッシュのラインデータの入れ替えが生じる場合
(d)ライトバック方式のデータキャッシュであっても、ラインデータがパージされる場合
(A) When data is written from the information processing core to the write-through data cache (b) When data cache consistency is maintained by snoop (c) Line data of the data cache is refilled due to refill due to insufficient line When replacement occurs (d) When line data is purged even in a write-back data cache
上記のような状況においてDRAM102へ第1データキャッシュ107aに記憶されているデータをストアする場合、ロード命令の実行と同様に長いストア完了待ち時間が発生する。
When the data stored in the
例えば、ストア命令の実行によりリフィルが発生する場合について以下に説明する。上述の(a)〜(d)の場合も同様である。なお、DRAM102へ第2データキャッシュ107bに記憶されているデータをストアする場合、DRAM102へ第3データキャッシュ107cに記憶されているデータをストアする場合も同様である。
For example, a case where refill occurs due to execution of a store instruction will be described below. The same applies to the cases (a) to (d) described above. Note that the same applies to storing data stored in the
(1)DECステージにおいて、ソースオペランドとしてストアデータがレジスタファイル226から読み出される。
(2)EXステージにおいて、ストアデータがストアバッファ230に書き込まれる。
(3)MEMステージにおいて、ストアデータが第1データキャッシュ107aに書き込まれるはずであるが、データキャッシュ107のラインに空きがなく、かつキャッシュミスが発生するものとする。この場合、LRU(Least Recently Used)アルゴリズムなどに基づいてデータキャッシュ107はデータキャッシュ107中の古いエントリをDRAM102に排出し、代わりに新規エントリとしてストアデータを書き込む。
(4)ロードストアユニット227は、バス制御部108を通じて、メモリ制御部110に対し、DRAM102へ排出されたエントリへの書き込みアクセスを要求する。
(5)同時に、タグ部236は、キャッシュヒット/ミス判定論理信号をアサートし、クロック制御論理回路233は、ロードストアユニット227以外の第1情報処理コア103a中の回路へのクロック信号供給を停止する。
(6)メモリ制御部110が,DRAM102のストア先アドレスへソースオペランドを書き込む。
(7)DRAM102への書き込み完了に伴い、メモリ制御部110は、第1情報処理コア103aへクロック停止解除信号を送出する。
(8)クロック制御論理回路233は、クロック停止解除信号に応答して、クロック信号供給の停止を解除する。
(9)情報処理コア103はMEMステージを完了し、WBステージから動作を再開する。
(1) In the DEC stage, store data is read from the
(2) In the EX stage, store data is written to the
(3) In the MEM stage, store data should be written to the
(4) The load /
(5) At the same time, the
(6) The
(7) Upon completion of writing to the
(8) The clock
(9) The
以上説明したように、本実施の形態によると、データキャッシュからDRAMへのデータの書き戻し時に、ロードストアユニット227以外の情報処理コアの回路へのクロック信号の供給を停止することができる。このため、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ストア(ライトバック)完了待ちが発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the supply of the clock signal to the information processing core circuit other than the load /
なお、本実施の形態では、情報処理コアを複数備える低消費電力型情報処理装置を例にして説明を行なったが、上記(a)、(c)および(d)については、実施の形態3に示したような情報処理コアが1つの低消費電力型情報処理装置に対しても本実施の形態の方法を適用可能である。 In this embodiment, the low power consumption type information processing apparatus including a plurality of information processing cores has been described as an example. However, the above (a), (c), and (d) are described in the third embodiment. The method of this embodiment can be applied to a low power consumption type information processing apparatus having one information processing core as shown in FIG.
(実施の形態15)
次に、本発明の実施の形態15について説明する。実施の形態14では、データキャッシュからメモリへデータを書き戻す際のロード遅延について説明を行なったが、情報処理コアがストアバッファを有する低消費電力型情報処理装置の場合には、ストアバッファがオーバーフローする場合がある。この場合には、ストアバッファ中の最も古いデータをメモリへ書き出さねばならずロード遅延が生じる。本実施の形態では、ストアバッファからメモリにデータを書き戻す際のロード遅延時に所定の回路へのクロック信号の供給を停止させるものである。
(Embodiment 15)
Next, an embodiment 15 of the invention will be described. In the fourteenth embodiment, the load delay when data is written back from the data cache to the memory has been described. However, when the information processing core is a low power consumption type information processing apparatus having a store buffer, the store buffer overflows. There is a case. In this case, the oldest data in the store buffer must be written to the memory, causing a load delay. In this embodiment, the supply of a clock signal to a predetermined circuit is stopped at the time of a load delay when data is written back from the store buffer to the memory.
本実施の形態に係る低消費電力型情報処理装置および情報処理コアの構成は、図7および図8に示した実施の形態3に係る低消費電力型情報処理装置101および情報処理コア103の構成とそれぞれ同様である。
The configuration of the low power consumption type information processing apparatus and the information processing core according to the present embodiment is the same as the configuration of the low power consumption type
以下、情報処理コア103のストアバッファ230がオーバーフローする際の、DRAM102へのデータのストア動作について説明する。
Hereinafter, a data storing operation to the
(1)DECステージにおいて、ソースオペランドとしてストアデータがレジスタファイル226から読み出される。
(2)EXステージにおいて、ストアデータがストアバッファ230に書き込まれようとして、ストアバッファ230がオーバーフローする。
(3)ストアバッファ230中の最も古いデータが排出され、前記ストアデータが新エントリに書き込まれる。
(4)ロードストアユニット227は、バス制御部108を通じて、メモリ制御部110へDRAM102への排出されたエントリの書き込みアクセスを要求する。
(5)同時に、キャッシュヒット/ミス判定論理信号がアサートされ、クロック制御論理回路233は、ロードストアユニット227以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止する。
(6)メモリ制御部110がDRAM102のストア先アドレスへソースオペランドを書き込む。
(7)DRAM102への書き込み完了に伴い、メモリ制御部110は、情報処理コア103へクロック停止解除信号112を送出する。
(8)情報処理コア103はMEMステージを完了し、WBステージから動作を再開する。
(1) In the DEC stage, store data is read from the
(2) In the EX stage, the
(3) The oldest data in the
(4) The load /
(5) At the same time, the cache hit / miss determination logic signal is asserted, and the clock
(6) The
(7) Upon completion of writing to the
(8) The
以上説明したように、本実施の形態によると、ストアバッファ230からDRAM102へデータをストアする際のロード遅延時に、ロードストアユニット227以外の情報処理コア103中の回路へのクロック信号供給を停止することができる。このため、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、ストア(ライトバック)完了待ちが発生する場合に、電力消費を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the clock signal supply to the circuits in the
(実施の形態16)
次に、本発明の実施の形態16について説明する。本実施の形態では、パイプラインステージにおいて、機能が停止するステージで動作する回路に対するクロック信号の供給を停止するものである。
(Embodiment 16)
Next, an embodiment 16 of the invention will be described. In this embodiment, in the pipeline stage, the supply of the clock signal to the circuit operating at the stage where the function stops is stopped.
本実施の形態は、上述のすべての実施の形態に適用可能である。
本実施の形態においては、パイプラインステージのクロック信号の供給停止は以降のステージに伝播させる。例えば、MEMステージがクロックを停止されたサイクルの次のサイクルにおいて、WBステージはその機能を停止するので、WBステージに属する構成要素のクロックも停止することができる。
This embodiment is applicable to all the embodiments described above.
In this embodiment, the supply stop of the clock signal in the pipeline stage is propagated to the subsequent stages. For example, in the cycle following the cycle in which the clock is stopped by the MEM stage, the WB stage stops its function, so that the clocks of the components belonging to the WB stage can also be stopped.
命令ごとに、クロック信号の供給が停止しているか否かを示すクロック停止状態フラグを設け、クロック停止状態フラグを連続するステージ間で伝播させることにより、無駄なステージに対しクロック信号を供給しないように、パイプライン制御を実現することが可能になる。たとえば、以下のような場合に、当該パイプライン制御を実現することができる。 For each instruction, a clock stop state flag indicating whether or not the supply of the clock signal is stopped is provided, and the clock stop state flag is propagated between successive stages so that the clock signal is not supplied to the useless stage. In addition, pipeline control can be realized. For example, the pipeline control can be realized in the following cases.
(事例1)nop命令がパイプラインに流れて来る場合、IF→DECステージと流れた後に、DECステージでnop命令と判別されると、以降の、EXステージ、MEMステージおよびWBステージへクロック停止状態が伝播し、当該ステージに属する構成要素へのクロック信号の供給が停止される。
(事例2)命令の種類によって、動作しないステージが出現する場合がある。処理が行われないステージにおいて、そのステージに属する構成要素へのクロック信号の供給を停止する。例えば、演算命令ではMEMステージでは何も処理が行なわれないため、MEMステージに属する構成要素へのクロック信号の供給が停止される。同様に、ストア命令ではWBステージにおいて、分岐命令ではMEMステージとWBステージとにおいて、それぞれ当該ステージに属するクロック信号の供給が停止される。
(Case 1) When a nop instruction flows into the pipeline, after it flows from IF to DEC stage, if it is determined to be a nop instruction in the DEC stage, the clock stops to the subsequent EX stage, MEM stage, and WB stage. And the supply of the clock signal to the components belonging to the stage is stopped.
(Case 2) A stage that does not operate may appear depending on the type of instruction. In a stage where processing is not performed, supply of the clock signal to the components belonging to the stage is stopped. For example, since no processing is performed in the MEM stage in the operation instruction, the supply of the clock signal to the components belonging to the MEM stage is stopped. Similarly, the supply of clock signals belonging to the store instruction is stopped in the WB stage, and the branch instruction is stopped in the MEM stage and the WB stage.
以上説明したように、本実施の形態によると、何も処理が実行されないステージに属する構成要素へのクロック信号が停止される。このため、クロック信号の供給が停止された回路の電力消費が低減され、電力消費を抑えることができる。 As described above, according to the present embodiment, the clock signal to the components belonging to the stage where no processing is executed is stopped. For this reason, the power consumption of the circuit in which the supply of the clock signal is stopped is reduced, and the power consumption can be suppressed.
(実施の形態17)
次に、本発明の実施の形態17について説明する。
(Embodiment 17)
Next, an embodiment 17 of the invention will be described.
これまで、クロック供給停止に関し実施の形態1〜16に多様な実施の形態を述べたが、同じ考え方を使って情報処理コア103の一部の回路への電源供給を遮断することが可能である。電源供給を遮断する場合、クロック信号の供給停止と異なり、揮発性の記憶素子(順序回路)が停止前の通常動作状態における状態を記憶保持すること、すなわち停止前の状態へ復帰することができなくなる。したがって、クロック信号の供給停止に比べ電源遮断を適用できる範囲は通常狭く、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶デバイスとその周辺回路(組み合わせ回路)に限られる。
Up to now, various embodiments have been described in the first to sixteenth embodiments regarding the clock supply stop. However, it is possible to cut off the power supply to some circuits of the
(実施の形態18)
次に、本発明の実施の形態に18について説明する。
(Embodiment 18)
Next, an embodiment 18 of the present invention will be described.
上記各種の実施の形態で説明された機能を実装する低消費電力型情報処理装置は、半導体製品として実現される場合、SoCやシステムLSIと呼ばれる。これらSoCは様々な携帯型情報機器に搭載され、これら機器の電池による長時間動作を実現する。携帯型情報機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、ビデオカメラ、静止画カメラ、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯型PC(Personal Computer)、電子辞書、などが挙げられる。低消費電力化の要望が強い情報機器として、カーナビゲーションなど車載型製品が挙げられる。 When implemented as a semiconductor product, a low power consumption information processing apparatus that implements the functions described in the various embodiments is referred to as SoC or system LSI. These SoCs are mounted on various portable information devices and realize long-time operation of these devices using batteries. Examples of the portable information device include a mobile phone, a portable game machine, a video camera, a still image camera, a PDA (Personal Digital Assistant), a portable PC (Personal Computer), and an electronic dictionary. Information equipment with a strong demand for low power consumption includes in-car products such as car navigation.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明に係る低消費電力型情報処理装置は、ディジタル情報機器や携帯通信装置などに組み込まれ、電池で駆動される制御用マイクロプロセッサやマイクロコントローラとして有用である。また組み込み向けDMA制御用LSIやDSPなどの用途にも応用できる。 The low power consumption type information processing apparatus according to the present invention is incorporated in a digital information device, a portable communication apparatus, etc., and is useful as a control microprocessor or microcontroller driven by a battery. It can also be applied to uses such as an embedded DMA control LSI and DSP.
101 低消費電力型情報処理装置
102 DRAM
103 情報処理コア
103a 第1情報処理コア
103b 第2情報処理コア
103c 第3情報処理コア
104 命令ROM
105 命令キャッシュ
106 データSRAM
107 データキャッシュ
107a 第1データキャッシュ
107b 第2データキャッシュ
107c 第3データキャッシュ
108 バス制御部
109 周辺回路
110 メモリ制御部
110a 完了時刻予測部
111 PLL
112 クロック停止解除信号
221 命令フェッチユニット
222 命令デコードユニット
223 オペランドアドレス計算ユニット
224 命令アドレス計算ユニット
225 命令実行ユニット
226 レジスタファイル
227 ロードストアユニット
228 パス選択器
229 ロードバッファ
230 ストアバッファ
231 プログラムカウンタ
232 ロード元アドレス空間識別論理回路
233 クロック制御論理回路
235、237 データ部
236、238 タグ部
239 命令バッファ
239a 命令レジスタ
239c プログラムカウンタ
239b 増分器
240 割り込み制御部
241 DMA制御部
242 データキュー
252 フェッチアドレス空間識別論理回路
261 キャッシュコントローラ
301 D−FF
303 バッファ
305 ANDゲート
101 Low power consumption
103
105
107
112 Clock
303
Claims (26)
前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、
前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、
前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段とを備え、
前記クロック制御手段は、前記データロード手段がデータのロード動作を開始してからデータを取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする情報処理装置。 Data loading means for loading data from main memory;
Information processing means for executing predetermined processing with reference to data loaded by the data loading means;
A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate, and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means;
Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal from the clock generating means to the information processing means,
The clock control unit is configured to transfer the data from the clock generation unit to the information processing unit over a part or all of the period from when the data loading unit starts the data loading operation until the data is acquired. An information processing apparatus characterized by stopping supply of a clock signal.
前記情報処理装置は、さらに、
前記所定時間以下でデータのロードが可能なサブメモリと、
前記データロード手段がロードするデータが格納されているアドレスが、前記メインメモリおよび前記サブメモリのいずれのアドレス空間に属するかを判断するロード元アドレス空間識別論理手段を備え、
前記クロック制御手段は、前記アドレスが前記メインメモリのアドレス空間に属すると判断された場合に、前記データロード手段がデータのロード動作を開始してからデータを取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The main memory requires a predetermined time or more to load data,
The information processing apparatus further includes:
A sub memory capable of loading data within the predetermined time; and
Load source address space identification logic means for determining which address space of the main memory and the sub memory belongs to the address where the data loaded by the data load means is stored,
The clock control means, when it is determined that the address belongs to the address space of the main memory, part or all of the period from the start of the data load operation to the acquisition of data The information processing apparatus according to claim 1, wherein the supply of the clock signal from the clock generation unit to the information processing unit is stopped over a period of time.
前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、
前記メインメモリよりも高速アクセス可能であり、かつ前記メインメモリから読み出されたデータのコピーを一時的に保持するデータキャッシュとを備え、
前記データロード手段は、前記メインメモリからデータをロードする際に、ロードするデータが前記データキャッシュに保持されている場合には、当該データを前記データキャッシュよりロードし、
前記データロード手段が前記メインメモリからデータのロードを試みる際に、前記データキャッシュからの当該データの読み出しアクセスにおいてミスヒットをした場合、前記メインメモリ制御手段は、前記メインメモリからのデータのロードを開始させると共に、前記クロック制御手段は、前記情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
Main memory control means for controlling reading of data from the main memory in response to a data load request from the data load means for the main memory;
A data cache that is accessible at a higher speed than the main memory and temporarily holds a copy of the data read from the main memory;
When loading data from the main memory, if the data to be loaded is held in the data cache, the data loading means loads the data from the data cache,
When the data load means tries to load data from the main memory, if the data load means makes a miss-hit in the read access of the data from the data cache, the main memory control means loads the data from the main memory. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the clock control unit stops supply of a clock signal to the information processing unit.
ことを特徴とする請求項3に記載の情報処理装置。 When the data load means stores data read from the main memory in the data cache when the data load means tries to load data from the data cache and makes a miss hit, the information processing The information processing apparatus according to claim 3, wherein the supply of the clock signal to the means is resumed.
ことを特徴とする請求項3に記載の情報処理装置。 The clock control means stops supply of a clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing means when data is written back from the data cache to the main memory. The information processing apparatus described in 1.
前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、
前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへのデータの読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、
前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
In response to a data load request from the data load means to the main memory, the main memory control means for controlling reading of data from the main memory,
Further, the main memory control means is specific to the main memory after the main memory control means makes a data read request to the main memory when the data load means loads data from the main memory. Predict the time when the access time elapses, and output a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time,
The said clock control means restarts supply of the said clock signal to the said information processing means in response to the said clock stop cancellation | release signal output from the said main memory control means. Information processing device.
前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、
前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへのデータの読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリから出力される応答信号の出力タイミングに基づいて、前記メインメモリからのデータ読み出し完了時刻を予測し、予測した前記データ読み出し完了時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、
前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
In response to a data load request from the data load means to the main memory, the main memory control means for controlling reading of data from the main memory,
The main memory control means further outputs an output from the main memory after the main memory control means makes a data read request to the main memory when the data load means loads data from the main memory. Based on the output timing of the response signal to be predicted data read completion time from the main memory, output a clock stop release signal a predetermined time before the predicted data read completion time,
The said clock control means restarts supply of the said clock signal to the said information processing means in response to the said clock stop cancellation | release signal output from the said main memory control means. Information processing device.
前記メインメモリから読み出されたデータを一時的に保持するロードバッファ手段を備え、
前記クロック制御手段は、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードしようと試みる際に、ロード動作の開始から前記ロードバッファ手段へ前記メインメモリから読み出されたデータが格納されるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
Load buffer means for temporarily holding data read from the main memory;
The clock control means, when the data load means tries to load data from the main memory, a period from the start of the load operation until the data read from the main memory is stored in the load buffer means The information processing apparatus according to claim 1, wherein the supply of the clock signal is stopped over part or all of the information processing apparatus.
前記メインメモリから前記ロードバッファ手段へのデータ転送を制御するDMA(Direct Memory Access)制御手段を備え、
前記ロードバッファ手段は、前記メインメモリから前記情報処理手段へのデータ転送のために先入れ先出し方式でデータを保持する中間一時バッファとして機能し、
前記クロック制御手段は、前記ロードバッファ手段にデータが格納されていない状態にある期間の一部または全部に渡って、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項8に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
DMA (Direct Memory Access) control means for controlling data transfer from the main memory to the load buffer means,
The load buffer means functions as an intermediate temporary buffer for holding data in a first-in first-out manner for data transfer from the main memory to the information processing means,
The clock control unit stops supply of a clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing unit over a part or all of a period in which no data is stored in the load buffer unit. The information processing apparatus according to claim 8.
前記メインメモリに対する前記データロード手段からのデータロードの要求に対して、前記メインメモリからのデータの読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、
割り込み信号に応答して、前記クロック制御手段の動作を制御する割り込み制御手段とを備え、
前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記データロード手段が前記メインメモリからデータをロードする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへのデータの読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、
前記割り込み制御手段は、前記クロック停止解除信号を割り込み信号として受け付け、前記クロック制御手段に通知し、
前記クロック制御手段は、当該通知に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
Main memory control means for controlling reading of data from the main memory in response to a data load request from the data load means for the main memory;
Interrupt control means for controlling the operation of the clock control means in response to an interrupt signal,
Further, the main memory control means is specific to the main memory after the main memory control means makes a data read request to the main memory when the data load means loads data from the main memory. Predict the time when the access time elapses, and output a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time,
The interrupt control means accepts the clock stop release signal as an interrupt signal, notifies the clock control means,
The information processing apparatus according to claim 1, wherein the clock control unit restarts supply of the clock signal to the information processing unit in response to the notification.
前記メインメモリへストアする予定のデータを一時的に保持するストアバッファ手段と、
前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記メインメモリにストアするストア手段とを備え、
前記クロック制御手段は、前記ストア手段が前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記メインメモリへストアしようと試みる際に、ストア動作の開始から前記データが前記メインメモリへ書き込まれるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
Store buffer means for temporarily holding data to be stored in the main memory;
Store means for storing the data held by the store buffer means in the main memory,
When the store means tries to store the data held by the store buffer means in the main memory, the clock control means is a part of a period from the start of the store operation until the data is written to the main memory. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the supply of the clock signal is stopped over the whole.
前記クロック制御手段は、前記クロック供給を停止させた処理が属するパイプラインステージについて、クロック供給が停止されたサイクルの次のサイクルにおいて、前記パイプラインステージの次の段のステージを構成する前記情報処理手段の回路へのクロック供給を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The information processing means has a processing structure based on a pipeline type processing method,
The clock control means, for the pipeline stage to which the process for which the clock supply is stopped belongs, in the cycle next to the cycle in which the clock supply is stopped, the information processing constituting the stage of the next stage of the pipeline stage The information processing apparatus according to claim 1, wherein the clock supply to the circuit of the means is stopped.
前記命令フェッチ手段がフェッチした命令を実行する情報処理手段と、
前記命令フェッチ手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記命令フェッチ手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、
前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段とを備え、
前記クロック制御手段は、前記命令フェッチ手段が命令のフェッチ動作を開始してから命令を取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする情報処理装置。 An instruction fetching means for fetching an instruction from the main memory;
Information processing means for executing the instruction fetched by the instruction fetch means;
A clock generating means for generating a clock signal of a frequency at which the instruction fetch means and the information processing means can operate, and supplying the clock signal to the instruction fetch means and the information processing means;
Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal from the clock generating means to the information processing means,
The clock control unit is configured to transfer the clock from the clock generation unit to the information processing unit over a part or all of a period from when the instruction fetch unit starts an instruction fetch operation until the instruction is acquired. An information processing apparatus characterized by stopping supply of a clock signal.
前記情報処理装置は、さらに、
前記所定時間以下でデータのロードが可能なサブメモリと、
前記命令フェッチ手段がフェッチする命令が格納されているアドレスが、前記メインメモリおよび前記サブメモリのいずれのアドレス空間に属するかを判断するフェッチアドレス空間識別論理手段を備え、
前記クロック制御手段は、前記アドレスが前記メインメモリのアドレス空間に属すると判断した場合に、前記命令フェッチ手段が命令のフェッチ動作を開始してから命令を取得するまでの間の一部または全部の期間に渡って、前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。 The main memory requires a predetermined time or more to fetch an instruction,
The information processing apparatus further includes:
A sub memory capable of loading data within the predetermined time; and
Fetch address space identification logic means for determining which address space of the main memory and the sub memory belongs to an address in which an instruction fetched by the instruction fetch means is stored;
When the clock control unit determines that the address belongs to the address space of the main memory, a part or all of the period from when the instruction fetch unit starts the instruction fetch operation until the instruction is acquired The information processing apparatus according to claim 13, wherein supply of the clock signal from the clock generation unit to the information processing unit is stopped over a period of time.
前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、
前記メインメモリよりも高速アクセス可能であり、かつ前記メインメモリから読み出された命令のコピーを一時的に保持する命令キャッシュとを備え、
前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令のフェッチを試みる際に、前記命令キャッシュからの当該命令の読み出しアクセスにおいてミスヒットをした場合、前記メインメモリ制御手段は、前記メインメモリからの命令のフェッチを開始させると共に、前記クロック制御手段は、前記情報処理手段へのクロック供給を停止させる
ことを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
Main memory control means for controlling reading of an instruction from the main memory in response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory;
An instruction cache that is accessible at a higher speed than the main memory and temporarily holds a copy of the instruction read from the main memory;
When the instruction fetch unit attempts to fetch an instruction from the main memory, if there is a miss hit in the read access of the instruction from the instruction cache, the main memory control unit fetches the instruction from the main memory. The information processing apparatus according to claim 13, wherein the clock control unit stops the clock supply to the information processing unit.
ことを特徴とする請求項15に記載の情報処理装置。 When the instruction fetch unit tries to fetch an instruction from the instruction cache and makes a miss hit, the clock control unit stores the instruction read from the main memory in the instruction cache. The information processing apparatus according to claim 15, wherein supply of a clock signal to the computer is resumed.
前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、
前記メインメモリは、さらに、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令をフェッチする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへの命令の読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、
前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させる
ことを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
In response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory, the main memory control means for controlling reading of instructions from the main memory,
The main memory further includes an access unique to the main memory after the main memory control unit makes a request to read the instruction to the main memory when the instruction fetch unit fetches an instruction from the main memory. Predict the time when the time elapses, output a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time,
The clock control means restarts the supply of the clock signal to the information processing means in response to the clock stop cancellation signal output from the main memory control means. Information processing device.
前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段を備え、
前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令をフェッチする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへの命令の読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリから出力される応答信号の出力タイミングに基づいて、前記メインメモリからの命令読み出し完了時刻を予測し、予測した前記命令読み出し完了時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、
前記クロック制御手段は、前記メインメモリ制御手段より出力される前記クロック停止解除信号に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させる
ことを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
In response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory, the main memory control means for controlling reading of instructions from the main memory,
The main memory control means further outputs an output from the main memory after the main memory control means makes a read request to the main memory when the instruction fetch means fetches an instruction from the main memory. Based on the output timing of the response signal to be predicted the instruction read completion time from the main memory, output a clock stop release signal a predetermined time before the predicted instruction read completion time,
The clock control means restarts the supply of the clock signal to the information processing means in response to the clock stop cancellation signal output from the main memory control means. Information processing device.
前記メインメモリから読み出された命令を一時的に保持する命令バッファ手段を備え、
前記クロック制御手段は、前記命令フェッチが前記メインメモリから命令をフェッチしようと試みる際に、フェッチ動作の開始から前記命令バッファ手段へ前記メインメモリから読み出された命令が格納されるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
An instruction buffer means for temporarily holding an instruction read from the main memory;
When the instruction fetch attempts to fetch an instruction from the main memory, the clock control means has a period from the start of the fetch operation until the instruction read from the main memory is stored in the instruction buffer means. The information processing apparatus according to claim 13, wherein the supply of the clock signal is stopped partly or entirely.
前記メインメモリに対する前記命令フェッチ手段からの命令フェッチの要求に対して、前記メインメモリから命令の読み出しを制御するメインメモリ制御手段と、
割り込み信号に応答して、前記クロック制御手段の動作を制御する割り込み制御手段とを備え、
前記メインメモリ制御手段は、さらに、前記命令フェッチ手段が前記メインメモリから命令をフェッチする際に、前記メインメモリ制御手段が前記メインメモリへの命令の読み出し要求を行なった後に、前記メインメモリに固有のアクセス時間が経過する時刻を予測し、予測した時刻の所定時間前にクロック停止解除信号を出力し、
前記割り込み制御手段は、前記クロック停止解除信号を割り込み信号として受け付け、前記クロック制御手段に通知し、
前記クロック制御手段は、当該通知に応答して、前記情報処理手段への前記クロック信号の供給を再開させる
ことを特徴とする請求項13に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus further includes:
Main memory control means for controlling reading of an instruction from the main memory in response to an instruction fetch request from the instruction fetch means for the main memory;
Interrupt control means for controlling the operation of the clock control means in response to an interrupt signal,
Further, the main memory control means is specific to the main memory after the main memory control means makes a read request of the instruction to the main memory when the instruction fetch means fetches an instruction from the main memory. Predict the time when the access time elapses, and output a clock stop release signal a predetermined time before the predicted time,
The interrupt control means accepts the clock stop release signal as an interrupt signal, notifies the clock control means,
The information processing apparatus according to claim 13, wherein the clock control unit restarts the supply of the clock signal to the information processing unit in response to the notification.
前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、
前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、
前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段と、
前記メインメモリよりも高速アクセス可能であり、かつ前記メインメモリから読み出されたデータのコピーを一時的に保持するデータキャッシュとを備え、
前記クロック制御手段は、前記データキャッシュから前記メインメモリへデータを書き戻しする際に、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする情報処理装置。 Data loading means for loading data from main memory;
Information processing means for executing predetermined processing with reference to data loaded by the data loading means;
A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate, and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means;
Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal from the clock generating means to the information processing means;
A data cache that is accessible at a higher speed than the main memory and temporarily holds a copy of the data read from the main memory;
The clock control means stops the supply of a clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing means when data is written back from the data cache to the main memory. .
前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、
前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、
前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段と、
前記メインメモリから読み出されたデータを一時的に保持するロードバッファ手段と、
前記メインメモリから前記ロードバッファ手段へのデータ転送を制御するDMA制御手段とを備え、
前記ロードバッファ手段は、前記メインメモリから前記情報処理手段へのデータ転送のために先入れ先出し方式でデータを保持する中間一時バッファとして機能し、
前記クロック制御手段は、前記ロードバッファ手段にデータが格納されていない状態にある期間の一部または全部に渡って、前記情報処理手段の一部または全部の構成回路に対するクロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする情報処理装置。 Data loading means for loading data from main memory;
Information processing means for executing predetermined processing with reference to data loaded by the data loading means;
A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate, and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means;
Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal from the clock generating means to the information processing means;
Load buffer means for temporarily holding data read from the main memory;
DMA control means for controlling data transfer from the main memory to the load buffer means,
The load buffer means functions as an intermediate temporary buffer for holding data in a first-in first-out manner for data transfer from the main memory to the information processing means,
The clock control unit stops supply of a clock signal to a part or all of the constituent circuits of the information processing unit over a part or all of a period in which no data is stored in the load buffer unit. An information processing apparatus characterized by that.
前記データロード手段がロードしたデータを参照して所定の処理を実行する情報処理手段と、
前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、
前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段と、
前記メインメモリへストアする予定のデータを一時的に保持するストアバッファ手段と、
前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記主記憶装置にストアするストア手段とを備え、
前記クロック制御手段は、前記ストア手段が前記ストアバッファ手段が保持するデータを前記メインメモリへストアしようと試みる際に、ストア動作の開始から前記データが前記メインメモリへ書き込まれるまでの期間の一部または全部に渡って、クロック信号の供給を停止させる
ことを特徴とする情報処理装置。 Data loading means for loading data from main memory;
Information processing means for executing predetermined processing with reference to data loaded by the data loading means;
A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate, and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means;
Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal from the clock generating means to the information processing means;
Store buffer means for temporarily holding data to be stored in the main memory;
Store means for storing the data held by the store buffer means in the main storage device,
When the store means tries to store the data held by the store buffer means in the main memory, the clock control means is a part of a period from the start of the store operation until the data is written to the main memory. Alternatively, the information processing apparatus is characterized in that the supply of the clock signal is stopped throughout.
前記データロード手段がロードしたデータを参照して、所定の処理を実行する、パイプライン型の処理方式に基づく処理構造を有する情報処理手段と、
前記データロード手段および前記情報処理手段が動作可能な周波数のクロック信号を発生させ、前記データロード手段および前記情報処理手段に供給するクロック発生手段と、
前記クロック発生手段から前記情報処理手段への前記クロック信号の供給および停止を制御するクロック制御手段とを備え、
前記クロック制御手段は、前記クロック供給を停止させた処理が属するパイプラインステージについて、クロック供給が停止されたサイクルの次のサイクルにおいて、前記パイプラインステージの次の段のステージを構成する前記情報処理手段の回路へのクロック供給を停止させる
ことを特徴とする情報処理装置。 Data loading means for loading data from main memory;
Information processing means having a processing structure based on a pipeline type processing method for executing predetermined processing with reference to data loaded by the data loading means;
A clock generating means for generating a clock signal having a frequency at which the data loading means and the information processing means can operate, and supplying the clock signal to the data loading means and the information processing means;
Clock control means for controlling supply and stop of the clock signal from the clock generating means to the information processing means,
The clock control means, for the pipeline stage to which the process for which the clock supply is stopped belongs, in the cycle next to the cycle in which the clock supply is stopped, the information processing constituting the stage of the next stage of the pipeline stage An information processing apparatus characterized by stopping clock supply to the circuit of the means.
前記電源供給遮断手段は、前記クロック制御手段が前記情報処理手段へのクロック信号の供給を停止させる期間、前記情報処理装置への電源供給を遮断する
ことを特徴とする請求項1〜24のいずれか1項に記載の情報処理装置。 The information processing apparatus includes power supply cutoff means for cutting off power supply to the information processing apparatus instead of the clock control means,
25. The power supply cut-off means cuts off power supply to the information processing apparatus during a period in which the clock control means stops the supply of a clock signal to the information processing means. The information processing apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする情報機器。 An information device comprising the information processing apparatus according to any one of claims 1 to 25.
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Cited By (1)
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- 2007-04-20 JP JP2007112398A patent/JP2008269365A/en active Pending
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WO2012066621A1 (en) * | 2010-11-15 | 2012-05-24 | 富士通株式会社 | Information processing system |
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