JP2014006894A - 中央処理装置および中央処理装置の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中央処理装置の備えるキャッシュメモリを、主記憶装置のデータを保存するデータフィールド、データフィールドの管理情報を保存するタグフィールドならびに、データフィールドの保存データおよびタグフィールドの管理情報が有効か否かの情報を保存するバリッドビットを有する構造とし、データフィールド、タグフィールドおよびバリッドビットの構成要素であるメモリセルを不揮発性のメモリセルとした。そして、中央処理装置に電源制御部を設け、中央処理装置の備える演算装置からキャッシュメモリへのアクセスが行われた場合にのみ、電源制御部がデータフィールド、タグフィールドおよびバリッドビットに対して選択的に電源電圧供給を行う構造とした。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、図1および図2を用いて中央処理装置の構成を説明すると共に、当該中央処理装置の駆動方法の一例を、図3を用いて説明する。
図1は、本明細書等に記載の中央処理装置の構成の一例を表す図である。
次に、中央処理装置100の駆動方法の一例について図3を用いて説明する。なお、図3は、本実施の形態に記載の駆動方法を行うことにより、キャッシュメモリ102内において電源供給状態がどのように変化するかを模式的に示した図である。
上述のように、データフィールド108、タグフィールド110およびバリッドビット112の構成要素であるメモリセルを不揮発性のメモリセルとし、また、演算装置106からキャッシュメモリ102へのアクセスが無い状態では、データフィールド108、タグフィールド110およびバリッドビット112への電源電圧供給を常に停止状態とし、キャッシュメモリ102へのアクセスが行われた場合において、電源制御部104を用いてデータフィールド108、タグフィールド110およびバリッドビット112に対して選択的に電源電圧供給を行える構造とすることにより、演算装置106からキャッシュメモリ102へのアクセスが生じた場合のみ、キャッシュメモリの一部を動作させて必要な処理を行うことができるため、中央処理装置の消費電力を大幅に削減することができる。
本実施の形態では、実施の形態1に記載した中央処理装置100において、実施の形態1とは異なる駆動方法および、当該駆動方法を用いることによるメリットについて、図4を用いて説明する。
上述のように、電源制御部104に、制御動作として上述の第7の処理および第8の処理を行う電源制御部104を用い、上述の駆動方法にて中央処理装置を駆動することにより、消費電力を低く抑えることができる。
本実施の形態では、実施の形態1にて記載した、OSトランジスタを構成要素の一部に使用した、不揮発性の特性を備えるメモリセルの構造についての説明を記載する。
脱水化処理(脱水素化処理)としては、300℃以上700℃以下、または基板の歪み点未満の温度で基板を加熱すればよい。当該熱処理を行うことで、過剰な水素(水や水酸基を含む)を除去することが可能である。
上述の脱水化又は脱水素化処理を行うと、酸化物半導体膜を構成する主成分材料である酸素が同時に脱離して減少してしまうおそれがある。よって、脱水化又は脱水素化処理を行った場合、酸化物半導体膜中に、酸素を供給することが好ましい。
本明細書に開示する中央処理装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用することができる。電子機器としては、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型或いはノート型の情報端末、ワードプロセッサ、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記憶された静止画または動画を再生する画像再生装置、ポータブルCDプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯無線機、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、エアコンディショナーなどの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、DNA保存用冷凍庫、煙感知器、放射線測定器、透析装置等の医療機器、などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム等の産業機器も挙げられる。また、石油を用いたエンジンや、非水系二次電池からの電力を用いて電動機により推進する移動体なども、電気機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車(EV)、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車(HEV)、プラグインハイブリッド車(PHEV)、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型または大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船が挙げられる。これらの電子機器の具体例を図9に示す。
102 キャッシュメモリ
104 電源制御部
106 演算装置
108 データフィールド
110 タグフィールド
112 バリッドビット
114 キャッシュライン
116 電源装置
118 主記憶装置
200a スイッチ素子
200b スイッチ素子
200c スイッチ素子
210 範囲
220 範囲
230 範囲
500 トランジスタ
502 容量素子
504 ビット線
506 ワード線
508 ノード
510 トランジスタ
512 トランジスタ
514 容量素子
518 ノード
521 第1の配線
522 第2の配線
523 第3の配線
524 第4の配線
525 第5の配線
600 単結晶シリコン基板
601 チャネル形成領域
602 分離層
604 低抵抗領域
606 ゲート絶縁膜
608 ゲート電極
609 側壁絶縁膜
610 層間膜
612 導電膜
614 層間膜
616 導電膜
618 層間膜
619 絶縁膜
620 酸化物半導体膜
622 導電膜
623 領域
624 ゲート絶縁膜
625 導電膜
626 ゲート電極
627 絶縁膜
628 層間膜
629 バックゲート電極
630 導電膜
632 層間膜
634 導電膜
636 層間膜
638 導電膜
640 層間膜
702 キャッシュメモリ
708 データフィールド
710 タグフィールド
712 バリッドビット
714 キャッシュライン
2101 筐体
2102 筐体
2103a 第1の表示部
2103b 第2の表示部
2104 選択ボタン
2105 キーボード
2120 電子書籍
2121 筐体
2122 軸部
2123 筐体
2125 表示部
2126 電源
2127 表示部
2128 操作キー
2129 スピーカー
2130 筐体
2131 ボタン
2132 マイクロフォン
2133 表示部
2134 スピーカー
2135 カメラ用レンズ
2136 外部接続端子
2141 筐体
2142 表示部
2143 操作スイッチ
2144 バッテリー
2150 テレビジョン装置
2151 筐体
2153 表示部
2155 スタンド
Claims (6)
- 主記憶装置のデータの一部を保存するデータフィールド、前記データフィールドに保存されたデータの管理情報を保存するタグフィールドならびに、前記タグフィールドに含まれ、前記データフィールドに保存されたデータおよび前記タグフィールドに保存された管理情報が有効か否かの情報を保存するバリッドビットと、を有するキャッシュラインを複数備えたキャッシュメモリと、
前記データフィールド、前記タグフィールドおよび前記バリッドビットへの電源供給状態を決定する電源制御部と、
前記バリッドビットに保存されたデータが有効か否かの第1の判断および、必要とするデータのアドレスが前記タグフィールドに保存されたデータと一致するか否かの第2の判断を行い、また、前記第1の判断の結果および前記第2の判断の結果を前記電源制御部に出力する演算装置と、を備え、
前記データフィールド、前記タグフィールドおよび前記バリッドビットは、電源電圧の供給が行われない状況でも書き込まれた情報を保存するメモリセルを用いて構成され
前記電源制御部が、
前記演算装置から前記キャッシュメモリへのデータ送受が無い状態では、
前記データフィールド、前記タグフィールドおよび前記バリッドビットへの電源電圧供給を停止状態とし、
前記演算装置から前記キャッシュメモリへのデータ送受が行われた場合において、
前記バリッドビットへの電源電圧供給と、
前記第1の判断によって前記バリッドビットに保存されたデータが有効と判断された前記キャッシュラインの前記タグフィールドへの電源電圧供給と、
前記第2の判断によって必要とするデータのアドレスが前記タグフィールドに保存されたデータと一致すると判断された前記キャッシュラインの前記データフィールドへの電源電圧供給を行う、中央処理装置。 - 前記電源制御部が、
前記演算装置により前記第1の判断が行われた後、または前記第1の判断時に、前記バリッドビットへの電源電圧供給の停止を行う、請求項1に記載の中央処理装置。 - 前記電源制御部が、
前記演算装置により前記第2の判断が行われた後、または前記第2の判断時に、前記タグフィールドへの電源電圧供給の停止を行う、請求項1または請求項2に記載の中央処理装置。 - 主記憶装置のデータの一部を保存するデータフィールド、前記データフィールドに保存されたデータの管理情報を保存するタグフィールドならびに、前記タグフィールドに含まれ、前記データフィールドに保存されたデータおよび前記タグフィールドに保存された管理情報が有効か否かの情報を保存するバリッドビットと、を有するキャッシュラインを複数備えたキャッシュメモリと、
前記データフィールド、前記タグフィールドおよび前記バリッドビットへの電源供給状態を決定する電源制御部と、
前記バリッドビットに保存されたデータが有効か否かの第1の判断、および必要とするデータのアドレスが前記タグフィールドに保存されたデータと一致するか否かの第2の判断を行い、また、前記第1の判断の結果および前記第2の判断の結果を前記電源制御部に出力する演算装置と、を備え、
前記データフィールド、前記タグフィールドおよび前記バリッドビットは、電源電圧の供給が行われない状況でも書き込まれた情報を保存するメモリセルを用いて構成され
前記電源制御部が、前記演算装置から前記キャッシュメモリへのデータ送受が無い状態では、前記電源制御部は前記データフィールド、前記タグフィールドおよび前記バリッドビットへの電源電圧供給を停止し、
前記演算装置が前記キャッシュメモリに保存されたデータの読み出しを行う場合において、
第1の処理として、前記電源制御部が、前記バリッドビットに対して電源電圧供給を行い、
第2の処理として、前記演算装置が、前記第1の判断を行って当該結果を前記電源制御部に出力し、
第3の処理として、前記電源制御部が、前記第2の処理にて有効と判断された前記キャッシュラインの前記タグフィールドに対して電源電圧供給を行い、
第4の処理として、前記演算装置が、前記第2の判断を行って当該結果を前記電源制御部に出力し、
第5の処理として、前記電源制御部が、前記第4の処理にて一致と判断された前記キャッシュラインの前記データフィールドに対して電源電圧供給を行い、
第6の処理として、前記演算装置が、前記第4の処理にて電源電圧供給が行われた前記データフィールドのデータを読み出すことを特徴とする、中央処理装置の駆動方法。 - 前記演算装置により前記第1の判断が行われた後、または前記第1の判断時に、前記バリッドビットへの電源電圧供給を停止する、請求項4に記載の中央処理装置の駆動方法。
- 前記演算装置により前記第2の判断が行われた後、または前記第2の判断時に、前記タグフィールドへの電源電圧供給を停止する、請求項4または請求項5に記載の中央処理装置の駆動方法。
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