JP2011181757A

JP2011181757A - Ｌｓｉ

Info

Publication number: JP2011181757A
Application number: JP2010045579A
Authority: JP
Inventors: Koji Mizusawa; 浩司水澤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】測定器を用いずに複数のパワードメインの動作状態の遷移を把握することができるＬＳＩを提供すること。
【解決手段】本発明のＬＳＩは、待機電力を低減するためにＬＳＩ内部の機能が分割された複数のパワードメインと、メモリを備えた制御部とを具備している。複数のパワードメインのうちの１つのパワードメインは、ＣＰＵである。制御部は、複数のパワードメインの電力の状態を監視し、複数のパワードメインの電力の状態とそのときの時刻とをメモリに記録する。メモリには、複数のパワードメインの電力の状態と時刻との履歴が残ることになる。このため、メモリに記録された情報を検証することにより、測定器を用いずに複数のパワードメインの電力の状態の遷移を把握することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、待機電力を低減するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−ＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）に関する。

近年、ＬＳＩの高密度化が進んでいる。一方、ＬＳＩに実装されるメモリ等からのリーク電流が増加している。特に、ノート型ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ、ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ：個人向け携帯型情報通信機器）、携帯Ｂｏｏｋ端末、携帯電話機で例示されるモバイル機器では、電池の寿命に大きく影響するため、ＬＳＩが処理を待機しているときの電力（待機電力）を低減することが求められている。そのため、ＬＳＩ１１０内部の機能を複数のパワードメインに分割し、省電力時に、なるべく多くのパワードメインの電源を落とす必要性が高まっている（例えば、非特許文献１参照。）。

図１は、従来のＬＳＩ１１０の構成を示している。ＬＳＩ１１０は、電源を備えた複数のパワードメイン１１２〜１１４を具備している。複数のパワードメイン１１２〜１１４の各々は、電力の状態として、電源を有効にする通常状態、又は、電源を無効にする省電力状態に遷移する。

パナソニック技法、ＰａｎａｓｏｎｉｃＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌＶｏｌ．５５Ｎｏ．２Ｊｕｌ．２００９ｐ．１０−１４

しかし、ＬＳＩ全体の消費電力の管理、制御を行う上で、複数のパワードメインの動作状態の遷移を把握しなければならないことがある。

そのためには、複数のパワードメイン１１２〜１１４の動作状態を信号としてモジュール１１６で取り出して、外部端子１１９を介してオシロスコープ等の測定器１１８でモニタしなければならない。

本発明の課題は、測定器を用いずに複数のパワードメインの動作状態の遷移を把握することができるＬＳＩを提供することにある。

本発明のＬＳＩは、待機電力を低減するためにＬＳＩ内部の機能が分割された複数のパワードメインと、メモリを備えた制御部とを具備している。複数のパワードメインのうちの１つのパワードメインは、ＣＰＵである。制御部は、複数のパワードメインの電力の状態を監視し、複数のパワードメインの電力の状態とそのときの時刻とをメモリに記録する。

本発明のＬＳＩでは、メモリには、複数のパワードメインの電力の状態と時刻との履歴が残ることになる。このため、本発明のＬＳＩによれば、第１の効果として、メモリに記録された情報を検証することにより、測定器を用いずに複数のパワードメインの電力の状態の遷移を把握することができる。

例えば、ＣＰＵがメモリを備えていて、制御部と同じ機能を行う場合、ＣＰＵは、自己の電力の状態と時刻とをメモリに記録すると共に、パワードメインの電力の状態を監視して、パワードメインの電力の状態と時刻とをメモリに記録することになる。この場合、ＣＰＵの使用率が増加するため、消費電力増加やレスポンス低下等が懸念される。このため、本発明のＬＳＩによれば、第２の効果として、制御部は、ＣＰＵの仲介なしで、複数のパワードメインの電力の状態を監視し、複数のパワードメインの電力の状態と時刻とをメモリに記録することが好ましい。

本発明のＬＳＩによれば、第３の効果として、メモリに記録された情報を検証することにより、ＬＳＩ全体の消費電力最適化が実施可能となる。

本発明のＬＳＩによれば、第４の効果として、メモリに記録された情報を検証できることで、パワードメインの無駄な電力の抑制、パワードメインの制御不備の早期発見が可能となり、ＬＳＩ全体の品質向上が可能となる。

図１は、従来のＬＳＩ１１０の構成を示している。図２は、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０の構成を示している。図３は、電力の状態と、メモリ３０に記録されるときの情報との関係を示している。図４は、メモリ３０に記録される電力の状態と時刻（３２ビットカウント値）とを示している。図５は、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０の動作を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態によるＬＳＩについて詳細に説明する。

［構成］
図２は、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０の構成を示している。ＬＳＩ１０は、待機電力を低減するためにＬＳＩ内部の機能が分割された複数のパワードメイン（ＰｏｗｅｒＤｏｍａｉｎ）１２、１３、１４、…と、それ以外のパワードメインである制御部１１とを具備している。

制御部１１は、メモリ３０と、３２ビットカウンタ３１とを備えている。３２ビットカウンタ３１は、ＬＳＩ１０が起動してからの時間をカウントする。

複数のパワードメイン１２、１３、１４、…のうちのパワードメイン１２、１３、１４は、それぞれ、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、Ｌｏｇｉｃ部であるものとする。Ｌｏｇｉｃ部は、更に複数のドメインに分割される場合もあるが、ここでは説明を簡単にするために、１つのパワードメインとして定義されているものとする。

複数のパワードメイン１２、１３、１４、…は、電源と、保持機能とを備えている。保持機能は、第１電圧Ｖｔｈ第２電圧Ｖｏｎとの間の電圧が供給されている場合に内部データを保持する。第２電圧Ｖｏｎは、と第１電圧Ｖｔｈよりも高い。複数のパワードメイン１２、１３、１４、…は、更に、クロック信号を発生する発生機能と、クロック信号に応じて動作する処理機能とを備えている。

複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の各々は、電力の状態として、電源を有効にする通常状態、又は、電源を無効にする省電力状態に遷移する。

図３は、電力の状態と、メモリ３０に記録されるときの情報との関係を示している。

通常状態は、電源により第２電圧Ｖｏｎを発生し、且つ、発生機能によりクロック信号を発生する状態である（電源ＯＮ、クロックＯＮ）。この状態を“パワーＯＮ１”と定義する。また、通常状態“パワーＯＮ１”を表す情報がメモリ３０に記録される場合、“０ｘ０１”により表されるものとする。

省電力状態は、第１〜３省電力状態を含んでいる。

第１省電力状態は、電圧及びクロック信号を発生しない状態である（電源ＯＦＦ、クロックＯＦＦ）。この状態を“パワーＯＦＦ”と定義する。また、第１省電力状態“パワーＯＦＦ”を表す情報がメモリ３０に記録される場合、“０ｘ０４”により表されるものとする。

第２省電力状態は、電源により第１電圧Ｖｔｈを発生し、且つ、クロック信号を発生しない状態である（低電圧、クロックＯＦＦ）。この状態を“リテンション”と定義する。また、第２省電力状態“リテンション”を表す情報がメモリ３０に記録される場合、“０ｘ０３”により表されるものとする。

第３省電力状態は、電源により第２電圧Ｖｏｎを発生し、且つ、クロック信号を発生しない状態である（電源ＯＮ、クロックＯＦＦ）。この状態を“パワーＯＮ２”と定義する。また、第３省電力状態“パワーＯＮ２”を表す情報がメモリ３０に記録される場合、“０ｘ０２”により表されるものとする。

ここで、制御部１１には、遷移条件が予め与えられている。遷移条件は、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の各々の動作状況に対して、電力の状態が、上述の通常状態“パワーＯＮ１”から、上述の第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”のいずれかに遷移するための条件を表している。

図４は、メモリ３０に記録される電力の状態と時刻（３２ビットカウント値）とを示している。メモリ３０に記録される時刻は、カウンタ３１によりカウントされた時間である。メモリ３０のメモリ構造はリングバッファとなっており、パワードメインの遷移状態を１つ記録するとポインタを１つ進め、メモリ容量がなくなると、ポインタを０に戻し、古い記録から上書きしていく構成となっている。

［動作］
図５は、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０の動作を示すフローチャートである。

制御部１１は、ＬＳＩ１０が起動したときに、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態とそのときの時刻とをメモリ３０の先頭ポインタである先頭の記憶領域に記録する（ステップＳ１）。

いま、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態が、通常状態“パワーＯＮ１”に遷移しているものとする。また、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…のうちの第１〜３パワードメインが、それぞれ、通常状態“パワーＯＮ１”から第１、２省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”に遷移するための遷移条件を満たしているものとする。ここで、第１、２パワードメインは、それぞれ、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…のうちのパワードメイン１３、１４とし、第３パワードメインは、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…のうちの、図示しないパワードメインとする。

この場合、制御部１１は、第１〜３パワードメインに対して、それぞれ通常状態“パワーＯＮ１”から第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”に遷移可能か否かを問い合わせる確認要求信号２０を出力する（ステップＳ２）。

第１〜３パワードメインは、それぞれ、自身の動作状況により、電力の状態が通常状態“パワーＯＮ１”から第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号２１を確認要求信号２０に応じて出力する（ステップＳ３）。

制御部１１は、第１〜３パワードメインからの応答信号２１に応じて、それぞれ、第１〜３パワードメインの電力の状態を通常状態“パワーＯＮ１”から第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”に遷移させ、第１〜３パワードメインの電力の状態とそのときの時刻とをメモリ３０の次のポインタである記憶領域に記録する（ステップＳ４）。

制御部１１は、次の電力の状態をメモリ３０に記録するために、メモリ３０のポインタを１進めて、ステップＳ２以降を再度実行する（ステップＳ５）。ステップＳ５において、メモリ３０のポインタが最後を表す場合、制御部１１は、ポインタを初期化し、ステップＳ２以降を再度実行し、次回からの記録についてはメモリ３０の先頭ポインタから行う。

［効果］
以上の説明により、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０では、制御部１１は、遷移条件を満たしているときに、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…に対して通常状態“パワーＯＮ１”から第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”のいずれかに遷移可能か否かを問い合わせる確認要求信号２０を出力し、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…は、自身の動作状況により、電力の状態が通常状態“パワーＯＮ１”から第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”のいずれかに遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号２１を確認要求信号２０に応じて出力し、制御部１１は、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…からの応答信号２１に応じて、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態を通常状態“パワーＯＮ１”から第１〜３省電力状態“パワーＯＦＦ”、“リテンション”、“パワーＯＮ２”のいずれかに遷移させ、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態とそのときの時刻とをメモリ３０に記録する。このように、制御部１１は、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態を監視し（ステップＳ２〜Ｓ５）、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態とそのときの時刻とをメモリ３０に記録する（ステップＳ４）。メモリ３０には、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態と時刻との履歴が残ることになる。このため、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０によれば、第１の効果として、メモリ３０に記録された情報を検証することにより、測定器を用いずに複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態の遷移を把握することができる。

例えば、ＣＰＵ１２がメモリ３０を備えていて、制御部１１と同じ機能を行う場合、ＣＰＵ１２は、自己の電力の状態と時刻とをメモリに記録すると共に、パワードメイン１３、１４、…の電力の状態を監視して、パワードメイン１３、１４、…の電力の状態と時刻とをメモリ３０に記録することになる。この場合、ＣＰＵ１２の使用率が増加するため、消費電力増加やレスポンス低下等が懸念される。このため、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０によれば、第２の効果として、制御部１１は、ＣＰＵ１２の仲介なしで、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態を監視し、複数のパワードメイン１２、１３、１４、…の電力の状態と時刻とをメモリ３０に記録することが好ましい。

本発明の実施形態によるＬＳＩ１０によれば、第３の効果として、メモリ３０に記録された情報を検証することにより、ＬＳＩ全体の消費電力最適化が実施可能となる。

本発明の実施形態によるＬＳＩ１０によれば、第４の効果として、メモリ３０に記録された情報を検証できることで、パワードメインの無駄な電力の抑制、パワードメインの制御不備の早期発見が可能となり、ＬＳＩ全体の品質向上が可能となる。

なお、本発明の実施形態によるＬＳＩ１０では、制御部１１の機能は、回路でも、コンピュータが実行可能なコンピュータプログラムでも実現可能である。

１０ＬＳＩ、
１１パワードメイン（制御部）、
１２パワードメイン（ＣＰＵ）、
１３パワードメイン（ＤＳＰ）、
１４パワードメイン（Ｌｏｇｉｃ部）、
２０確認要求信号、
２１応答信号、
３０メモリ、
３１３２ビットカウンタ

Claims

待機電力を低減するためにＬＳＩ内部の機能が分割された複数のパワードメインと、
メモリを備えた制御部と
を具備し、
前記複数のパワードメインのうちの１つのパワードメインは、ＣＰＵであり、
前記制御部は、前記複数のパワードメインの電力の状態を監視し、前記複数のパワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録する
ＬＳＩ。
前記複数のパワードメインは、電源を備え、
前記制御部には、前記複数のパワードメインの各々の動作状況に対して、電力の状態が、前記電源を有効にする通常状態から、前記電源を無効にする省電力状態に遷移するための条件を表す遷移条件が予め与えられ、
前記制御部は、
前記遷移条件を満たしているときに、前記複数のパワードメインに対して、前記通常状態から前記省電力状態に遷移可能か否かを問い合わせる確認要求信号を出力し、
前記複数のパワードメインは、
自身の動作状況により、電力の状態が前記通常状態から前記省電力状態に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号を前記確認要求信号に応じて出力し、
前記制御部は、
前記複数のパワードメインからの前記応答信号に応じて、前記複数のパワードメインの電力の状態を前記通常状態から前記省電力状態に遷移させ、前記複数のパワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録する
請求項１に記載のＬＳＩ。
前記複数のパワードメインは、第１電圧と前記第１電圧よりも高い第２電圧との間の電圧が供給されている場合に内部データを保持する保持機能を更に備え、
前記通常状態は、前記電源により前記第２電圧を発生する状態であり、
前記省電力状態は、電圧を発生しない第１省電力状態と、前記電源により前記第１電圧を発生する第２省電力状態とを含み、
前記制御部は、
前記複数のパワードメインのうちの第１、２パワードメインがそれぞれ前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移するための前記遷移条件を満たしているときに、第１、２パワードメインに対して、それぞれ前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移可能か否かを問い合わせる前記確認要求信号を出力し、
前記第１、２パワードメインは、
自身の動作状況により、電力の状態が前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号を前記確認要求信号に応じて出力し、
前記制御部は、
前記第１、２パワードメインからの前記応答信号に応じて、それぞれ前記第１、２パワードメインの電力の状態を前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移させ、前記第１、２パワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録する
請求項２に記載のＬＳＩ。
前記複数のパワードメインは、クロック信号を発生する発生機能と、前記クロック信号に応じて動作する処理機能とを更に備え、
前記通常状態は、前記電源により前記第２電圧を発生し、且つ、前記発生機能により前記クロック信号を発生する状態であり、
前記第１省電力状態は、電圧及び前記クロック信号を発生しない状態であり、
前記第２省電力状態は、前記電源により前記第１電圧を発生し、且つ、前記クロック信号を発生しない状態であり、
前記省電力状態は、前記電源により前記第２電圧を発生し、且つ、前記クロック信号を発生しない第３省電力状態を更に含み、
前記制御部は、
前記複数のパワードメインのうちの第３パワードメインが前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移するための前記遷移条件を満たしているときに、前記第３パワードメインに対して、前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移可能か否かを問い合わせる前記確認要求信号を出力し、
前記第３パワードメインは、
自身の動作状況により、電力の状態が前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号を前記確認要求信号に応じて出力し、
前記制御部は、
前記第３パワードメインからの前記応答信号に応じて、それぞれ前記第３パワードメインの電力の状態を前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移させ、前記第３パワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録する
請求項３に記載のＬＳＩ。
前記制御部は、
前記ＬＳＩが起動してからの時間をカウントするカウンタ
を更に備え、
前記メモリに記録される時刻は、前記カウンタによりカウントされた時間である
請求項２〜４のいずれかに記載のＬＳＩ。
そのうちの１つのパワードメインがＣＰＵであり、待機電力を低減するためにＬＳＩ内部の機能が分割された複数のパワードメインを具備するＬＳＩに設けられ、メモリを備えた制御部が実行する方法であって、
（ａ）前記複数のパワードメインの電力の状態を監視するステップと、
（ｂ）前記複数のパワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録するステップと
を具備するＬＳＩの電力状態管理方法。
前記複数のパワードメインは、電源を備え、
前記制御部には、前記複数のパワードメインの各々の動作状況に対して、電力の状態が、前記電源を有効にする通常状態から、前記電源を無効にする省電力状態に遷移するための条件を表す遷移条件が予め与えられ、
前記（ａ）のステップは、
前記遷移条件を満たしているときに、前記複数のパワードメインに対して、前記通常状態から前記省電力状態に遷移可能か否かを問い合わせる確認要求信号を出力するステップ
を含み、ここで、前記複数のパワードメインは、自身の動作状況により、電力の状態が前記通常状態から前記省電力状態に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号を前記確認要求信号に応じて出力し、
前記（ｂ）のステップは、
前記複数のパワードメインからの前記応答信号に応じて、前記複数のパワードメインの電力の状態を前記通常状態から前記省電力状態に遷移させるステップと、
前記複数のパワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録するステップと
を含む請求項６に記載のＬＳＩの電力状態管理方法。
前記複数のパワードメインは、第１電圧と前記第１電圧よりも高い第２電圧との間の電圧が供給されている場合に内部データを保持する保持機能を更に備え、
前記通常状態は、前記電源により前記第２電圧を発生する状態であり、
前記省電力状態は、電圧を発生しない第１省電力状態と、前記電源により前記第１電圧を発生する第２省電力状態とを含み、
前記（ａ）のステップは、
前記複数のパワードメインのうちの第１、２パワードメインがそれぞれ前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移するための前記遷移条件を満たしているときに、第１、２パワードメインに対して、それぞれ前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移可能か否かを問い合わせる前記確認要求信号を出力するステップ
を更に含み、ここで、前記第１、２パワードメインは、自身の動作状況により、電力の状態が前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号を前記確認要求信号に応じて出力し、
前記（ｂ）のステップは、
前記第１、２パワードメインからの前記応答信号に応じて、それぞれ前記第１、２パワードメインの電力の状態を前記通常状態から前記第１、２省電力状態に遷移させるステップと、
前記第１、２パワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録するステップと
を更に含む請求項７に記載のＬＳＩの電力状態管理方法。
前記複数のパワードメインは、クロック信号を発生する発生機能と、前記クロック信号に応じて動作する処理機能とを更に備え、
前記通常状態は、前記電源により前記第２電圧を発生し、且つ、前記発生機能により前記クロック信号を発生する状態であり、
前記第１省電力状態は、電圧及び前記クロック信号を発生しない状態であり、
前記第２省電力状態は、前記電源により前記第１電圧を発生し、且つ、前記クロック信号を発生しない状態であり、
前記省電力状態は、前記電源により前記第２電圧を発生し、且つ、前記クロック信号を発生しない第３省電力状態を更に含み、
前記（ａ）のステップは、
前記複数のパワードメインのうちの第３パワードメインが前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移するための前記遷移条件を満たしているときに、前記第３パワードメインに対して、前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移可能か否かを問い合わせる前記確認要求信号を出力するステップ
を更に含み、ここで、前記第３パワードメインは、自身の動作状況により、電力の状態が前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移可能であるとき、その旨を表す応答信号を前記確認要求信号に応じて出力し、
前記（ｂ）のステップは、
前記第３パワードメインからの前記応答信号に応じて、それぞれ前記第３パワードメインの電力の状態を前記通常状態から前記第３省電力状態に遷移させるステップと、
前記第３パワードメインの電力の状態とそのときの時刻とを前記メモリに記録するステップと
を更に含む請求項８に記載のＬＳＩの電力状態管理方法。
請求項６〜９のいずれかに記載のＬＳＩの電力状態管理方法の各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。