JP2016081357A - 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のマスタモジュールから各々のタイミングでデータ転送が発生するため、クロックや電源を遮断する省電力モードの期間が細切れになり、省電力の効果が限定的なものになる。
【解決手段】 バスシステム３０は、少なくとも１つのマスタモジュール３００と少なくとも１つのスレーブモジュール４００の間のデータ転送を行うバスモジュール１００、マスタモジュール３００からバスモジュールに送信データ転送を検出する検出モジュール１０１を有する。電力制御モジュール２５は、バスモジュール１００を省電力モードへ移行させた後に、省電力モードからの復帰する際、データ転送要求を複数検出するまで、省電力モードの解除を遅延させる。これにより、バスシステム３０の省電力効果を高めることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、情報処理装置におけるデータ転送装置の省電力化に関する。

半導体集積回路の集積度の向上や処理能力の向上は消費電力の増大を招き、消費電力の削減対策が必須となった。

近年の半導体集積回路は、データ転送要求を生成するマスタモジュール、データ転送要求に応答するスレーブモジュール、および、データ転送を担うバスシステムなどで構成される。マスタモジュールには、中央演算装置（ＣＰＵ）やダイレクトメモリアクセスコントローラ（ＤＭＡＣ）などが含まれる。スレーブモジュールには、メモリコントローラやスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）モジュールなどが含まれる。また、バスシステムは、インターコネクト、ファブリック、オンチップネットワークとも呼ばれる。マスタモジュールにおいては、電源電圧や周波数を動的に制御するｄｙｎａｍｉｃ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｃａｌｉｎｇ（ＤＶＦＳ）と呼ばれる技術や電源やクロックを遮断する技術によって省電力化が図られている。

一方、様々なマスタモジュールとスレーブモジュールが接続されるバスシステムは、各マスタモジュールからのデータ転送要求に備えて電源やクロックが常時供給状態になっている場合が多く、さらなる低消費電力化が難しい。消費電力を低減するために、クロック周波数の切り替えや、クロックまたは電源のオンオフ制御を行う場合、バスシステム上のデータ転送を特定の手続に沿って完了させないと、転送データのロスやフリーズを招く。転送データのロスやフリーズを避ける方法は、ソフトウェア手続による方法と、ハードウェア機構による方法に大別される。

ソフトウェア手続による方法は、典型的に、バスシステムに接続されたすべてのマスタモジュールについてデータ転送要求が発行されないことを確認した後、バスシステムのクロックや電源を制御する。また、ハードウェア機構による方法として、バス調停回路を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許第４７３３８７７号公報

近年の大規模な半導体集積回路においては、マスタモジュールの数が１００を超え、外部割込やイベントで駆動されるマスタモジュールも多い。そのためソフトウェア手続による方法では、すべてのマスタモジュールがデータ転送要求を発行しないことの保証が困難である。

また、ＣＰＵがバスシステムのクロックや電源の制御を行う際、ＣＰＵの命令フェッチやキャッシュモジュールが投機的にプログラムデータを読み込むため、バスシステム上でデータ転送が発生しないことを保証するには特別な手続が必要である。その結果、省電力化のためにバスシステムのクロックや電源を制御することができるとしても、その機会は極めて限定的なものになる。

また、特許文献１に記載されたハードウェア構成による方法は、クロック制御要求信号のアサートに応答してバス使用権を調停するバス調停回路が、現在実行中の処理が終了すると、バス使用権の割当を停止してクロック制御確認信号をアサートする。しかしながら、近年、ピアツーピアのデータ転送インターフェースを用いるバスシステムが主流であり、特許文献１に記載されたハードウェア構成では、バスシステム内部にバス調停回路が存在する。バス調停回路を用いる方法は、バスシステム自身の電源を遮断することができない。

以上に加えて、バスシステムの省電力化固有の課題として、複数のマスタモジュールから各々のタイミングでデータ転送が発生するため、クロックや電源を遮断する省電力モードの期間が細切れになり、省電力の効果が限定的なものになる。

本発明は、データ転送装置の省電力モードの期間を長くすることによって、省電力の効果を高めることを目的とする。

本発明にかかる情報処理装置は、少なくとも１つのマスタモジュールと少なくとも１つのスレーブモジュールの間のデータ転送を行うデータ転送手段と、前記マスタモジュールから前記データ転送手段を介して前記スレーブモジュールへ送信するデータ転送要求信号を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記データ転送要求に基づき、前記データ転送手段の省電力モードからの復帰を制御する電力制御手段とを有し、前記検出手段によって、省電力モードの前記データ転送手段へ送信される第一データ転送要求信号が検出されてから所定時間が経過するまでに、省電力モードの当該データ転送手段へ送信される第二データ転送要求信号が検出された場合に、又は前記所定時間が経過した場合に、前記制御手段は、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させることを特徴とする。

本発明によれば、データ転送装置の省電力モードの期間を長くすることによって、省電力の効果を高めることができる。

情報処理装置の構成例を示すブロック図。 バスシステムと電力制御モジュールの構成例を示すブロック図。 データ転送を説明する図。 バスモジュールとデータ転送検出モジュールの構成例を示すブロック図。 リードデータの転送を説明する図。 省電力モード移行が許可される場合の電力制御モジュールとバスモジュールの動作を説明する図。 省電力モード移行が許可されない場合の電力制御モジュールとバスモジュールの動作を説明する図。 省電力モード移行後に新規データ転送が発生した場合の電力制御モジュールとバスモジュールの動作を説明する図。 制御モジュールの処理を説明するフローチャート。 電力制御信号とインターバルタイマのカウント値の関係を説明する図。 省電力モードから通常モードへの復帰に関して、２つのマスタモジュールの転送要求が発生するまで通常モードへの復帰を遅延させる場合を説明する図。 省電力モードから通常モードへの復帰に関して、復帰遅延タイマのリファレンス値まで通常モードへの復帰を遅延させる場合を説明する図。 ２つのマスタモジュールの転送が発生するまで省電力モードからの復帰を遅延させる場合の電力制御信号とデータ転送制御信号の動作を説明する図。 ２つのマスタモジュールが発行したデータ転送と省電力モードの関係を説明する図。

以下、本発明にかかる実施形態の情報処理装置に関して、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。

［装置の構成］
図１のブロック図により情報処理装置２００の構成例を示す。

情報処理装置２００は、データ転送を司るバスシステム３０を有する。バスシステム３０には、プロセッサーとして複数のＣＰＵ１０とＣＰＵ１１、ディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）１２、および、グラフィカルプロセッサー（ＧＰＵ）１３などが接続される。バスシステム３０には、データ転送コントローラとして複数のＤＭＡＣ１４とＤＭＡＣ１５、および、メモリコントローラ（ＭＥＭＣ）２０などが接続される。バスシステム３０には、図示しない周辺機器を接続するための例えばＰＣＩエクスプレスコントローラ（ＰＣＩｅ）２１およびＵＳＢコントローラ（ＵＳＢ）２２などが接続される。バスシステム３０には、メモリとしてリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２３およびＳＲＡＭ２４などが接続される。バスシステム３０には、さらに電力制御モジュール２５が接続される。

ＭＥＭＣ２０は、情報処理装置２００の外部のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）１０００に接続されている。ＣＰＵ１０は、ＤＲＡＭ１０００をワークメモリとして、ＲＯＭ２３に格納されたプログラムを実行する。図１に示す情報処理装置２００の構成は、システムオンチップとよばれる半導体装置に代表的な構成であり、データ転送を司るバスシステム３０は、インターコネクト、ファブリック、オンチップネットワークまたはネットワークオンチップと呼ばれる。

なお、ＣＰＵ１０とＣＰＵ１１、ＤＳＰ１２、ＧＰＵ１３、ＤＭＡＣ１４とＤＭＡＣ１５は、データ転送要求を発行するモジュール群であり、以下では「マスタモジュール」３００と総称する場合がある。一方、ＭＥＭＣ２０、ＰＣＩｅ２１、ＵＳＢ２２、ＲＯＭ２３、ＳＲＡＭ２４、電力制御モジュール２５は、データ転送要求を受信した後に応答するモジュール群であり、以下では「スレーブモジュール」４００と総称する場合がある。なお、データ転送要求の発行と応答の両方の機能を有するモジュールも存在するが、図には示さない。

［バスシステムと電力制御モジュール］
図２のブロック図によりバスシステム３０と電力制御モジュール２５の構成例を示す。

バスシステム３０に接続されるマスタモジュール３００とスレーブモジュール４００の増加に伴い、物理的なタイミング収束性の観点からバスシステム３０は、近年、複数のデータ転送を司るデータ転送装置（以下、バスモジュール）１００によって構成される。また、バスシステム３０は、各バスモジュール１００に対応するデータ転送検出モジュール１０１を有する。

各バスモジュール１００は、詳細は後述するが、一つの電力制御インターフェース（以下、電力制御Ｉ／Ｆ）と、複数のデータ転送制御インターフェース（以下、データ転送制御Ｉ／Ｆ）を有する。バスモジュール１００は、データ転送制御Ｉ／Ｆを介してマスタモジュール３００、スレーブモジュール４００、他のバスモジュール１００に接続され、電力制御Ｉ／Ｆを介して電力制御モジュール２５に接続される。

図３によりデータ転送を説明する。データ転送要求信号とデータ転送受信準備信号の二線ハンドシェイクプロトコルによって、データが転送される。データを送信するモジュール（以下、送信モジュール）はデータ転送要求信号と転送データの信号線を駆動し、データを受信するモジュール（以下、受信モジュール）はデータ転送受信準備信号を駆動する。そして、データ転送要求信号とデータ転送受信準備信号がともにアクティブの際にデータ転送が成立する。なお、データ転送要求信号とデータ転送受信準備信号はＨレベルでアクティブ（ハイアクティブ）である。

詳細は後述するが、各バスモジュール１００と電力制御モジュール２５の間では、電力制御Ｉ／Ｆを介して省電力モード移行要求信号、省電力モード応答信号および省電力モード許可信号の三つの電力制御信号の通信が行われる。ただし、省電力モード許可信号は、各バスモジュール１００からデータ転送検出モジュール１０１を介して電力制御モジュール２５に送信される。

電力制御モジュール２５は、省電力モードへの移行を要求する省電力モード移行要求信号を出力し、バスモジュール１００は省電力モード応答信号を出力する。省電力モードへの移行の可否を示す省電力モード許可信号は、バスモジュール１００の出力信号とデータ転送検出モジュール１０１の検出結果の論理和信号である。なお、電力制御信号はＬレベルでアクティブ（ローアクティブ）とする。

省電力モードにおいて、バスモジュール１００の電源やクロックは停止または変更された状態にある。一方、データ転送検出モジュール１０１は、バスモジュール１００の一部として機能するが、その電源はバスモジュール１００から独立していて、バスモジュール１００が省電力モードか否かに関わらず、省電力モード許可信号の状態を設定可能である。

図４のブロック図によりバスモジュール１００とデータ転送検出モジュール１０１の構成例を示す。

バスモジュール１００は、転送データを受信する複数のスレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１、転送データを後段に送信する複数のマスタデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０６、および、電力制御Ｉ／Ｆ５００を有する。なお、スレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１によって受信されたデータは、ファーストインファーストアウトメモリ（ＦＩＦＯ）５０２に格納される場合がある。

アドレスデコード回路５０３は、スレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１またはＦＩＦＯ５０２から出力されたデータの転送先を解析し、データ転送要求を転送先に対応する調停回路５０４に送信する。調停回路５０４は、データ転送要求の一つを選択する調停を行い、調停結果を選択回路５０５とマスタデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０６に出力する。

選択回路５０５は、調停結果に基づき転送データを選択し、選択した転送データをマスタデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０６に出力する。マスタデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０６は、調停結果と選択された転送データを受信し、後段のバスモジュール１００またはスレーブモジュール４００との間でデータの送受信を行う。

一方、電力制御Ｉ／Ｆ５００は、電力制御モジュール２５から省電力モード移行要求信号を受信すると、省電力モードへの移行を示すために、非アクティブのデータ転送受信準備信号を各スレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１に出力する。スレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１は、データ転送受信準備信号を前段の送信モジュール（マスタモジュール３００またはバスモジュール１００）に出力して、新たに転送データを受信しない状態（以下、非受信状態）に移行する。

次に、電力制御Ｉ／Ｆ５００は、バスモジュール１００内の処理状態を検出し、処理中を検出すると、省電力モード応答信号をＨレベル（非アクティブ）に維持する。電力制御Ｉ／Ｆ５００は、例えば、ＦＩＦＯ５０２の空状態に関する情報や、転送データのアウトスタンディング数（スレーブモジュール４００のレスポンス状況管理）に関する情報などを用いて、バスモジュール１００内の処理状態を判定する。

図４には一部の転送データしか示さないが、実際の転送データにはリクエストデータ、ライトデータ、リードデータおよびレスポンスデータが含まれ、別々の回路を介して転送される。アドレスデータとライトデータに関して、マスタモジュール３００またはバスモジュール１００がデータ転送要求信号の駆動モジュールである。一方、リードデータとレスポンスデータに関して、スレーブモジュール４００またはバスモジュール１００がデータ転送要求信号の駆動モジュールである。

図５に、リードデータの転送例を示す。データ転送要求信号とデータ転送受信準備信号に対するリードリクエストおよびリードデータの関係を示す。リードリクエストに含まれるアドレス情報やバースト長等のデータは、対応するデータ転送要求信号とデータ転送受信準備信号が成立するごとに転送処理が行われる（時刻Ｔ１〜Ｔ４）。しばらくの時間が経過した後に、対応するデータ転送要求信号とデータ転送受信準備信号が成立するごとにリードデータの転送処理が行われる（時刻Ｔ８〜Ｔ２３）。即ち、データ転送要求信号とデータ転送受信準備信号の二線ハンドシェイクプロトコルによって、転送データ信号としてリードリクエストおよびリードデータがそれぞれ転送される。

データ転送検出モジュール１０１の論理和（ＯＲ）ゲート１０２は、各スレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１が受信するデータ転送要求信号を論理和した論理和信号１０３を出力する。論理和（ＯＲ）ゲート１０４に、論理和信号１０３と、バスモジュール１００が非処理中である（データ転送中でない又は転送データの処理が完了した）とバスモジュール１００自身で判定された場合にＬレベル（アクティブ）になる信号１０５が入力される。論理和（ＯＲ）ゲート１０４より論理和信号１０３と信号１０５の論理和を省電力モード許可信号として出力する。データ転送要求がない場合は論理和信号１０３がＬレベル（アクティブ）になり、バスモジュール１００が非処理中である場合は信号１０５がＬレベル（アクティブ）になって、省電力モード許可信号がＬレベル（アクティブ）である。また、各スレーブデータ転送制御Ｉ／Ｆ５０１が受信するデータ転送要求信号をデータ転送要求検出信号として電力制御モジュール２５に通知する。

●省電力モード移行が許可される場合
図６により省電力モード移行が許可される場合の電力制御モジュール２５とバスモジュール１００の動作を説明する。

電力制御モジュール２５は、省電力モード移行のトリガを受信すると、省電力モード移行要求信号をアクティブにする（時刻Ｔ２）。

バスモジュール１００は、省電力モード移行要求信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ３）、データ転送受信準備信号を非アクティブにし（時刻Ｔ４）、非受信状態に移行して処理状態を検出する。バスモジュール１００は、非処理中（転送データなし）を検出すると（時刻Ｔ５）、信号１０５をＬレベル（アクティブ）にし（時刻Ｔ５）、省電力モード応答信号をアクティブにする（時刻Ｔ６）。

図６の例では、データ転送要求信号が非アクティブであるから論理和信号１０３はＬレベルになり、新規の転送データが存在しないことが示される。その結果、論理和信号１０３と信号１０５がともにＬレベルであり、論理和（ＯＲ）ゲート１０４が出力する省電力モード許可信号は、時刻Ｔ５においてＬレベル（アクティブ）になる。

電力制御モジュール２５は、省電力モード応答信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ７）、省電力モード許可信号を判定する。そして、省電力モード許可信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ７）、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可したと判定して、バスモジュール１００のクロックや電源を変更または遮断する（時刻Ｔ８〜Ｔ１０）。

次に、電力制御モジュール２５は、通常動作モード移行のトリガを受信すると、バスモジュール１００のクロックや電源を供給後、省電力モード移行要求信号を非アクティブにする（時刻Ｔ１１）。

バスモジュール１００は、省電力モード移行要求信号の非アクティブを検出すると（時刻Ｔ１２）、信号１０５をＨレベルにし（時刻Ｔ１４）、省電力モード許可信号を非アクティブにする。そして、省電力モード応答信号を非アクティブにし（時刻Ｔ１５）、その後、データ転送受信準備信号をアクティブにし（時刻Ｔ１６）、非受信状態を解除して新たに転送データを受信する状態になる。

●省電力モード移行が許可されない場合
図７により省電力モード移行が許可されない場合の電力制御モジュール２５とバスモジュール１００の動作を説明する。

電力制御モジュール２５は、省電力モード移行のトリガを受信すると、省電力モード移行要求信号をアクティブにする（時刻Ｔ２）。

バスモジュール１００は、省電力モード移行要求信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ３）、データ転送受信準備信号を非アクティブにし（時刻Ｔ４）、非受信状態に移行して処理状態を検出する。バスモジュール１００は、処理中（転送データあり）を検出すると（時刻Ｔ５）、信号１０５をＨレベルに維持し（時刻Ｔ５）、省電力モード応答信号をアクティブにする（時刻Ｔ６）。

図７の例では、データ転送要求信号がアクティブであり、論理和信号１０３がＨレベルであり、新規の転送データが存在することが示される。この例では、論理和信号１０３と信号１０５がともにＨレベルであり、論理和（ＯＲ）ゲート１０４が出力する省電力モード許可信号は、時刻Ｔ５においてＨレベル（非アクティブ）になる。その後、バスモジュール１００の転送データの処理が完了（非処理中）して信号１０５がＬレベルになっても、データ転送要求信号がアクティブであり、論理和信号１０３のＨレベルが維持される限り、省電力モード許可信号は非アクティブである。

電力制御モジュール２５は、省電力モード応答信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ７）、省電力モード許可信号を判定する。そして、省電力モード許可信号の非アクティブを検出すると（時刻Ｔ７）、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可しないと判定して、省電力モード移行要求信号を非アクティブにして（時刻Ｔ１１）、省電力モード移行要求を解除する。

バスモジュール１００は、省電力モード移行要求信号の非アクティブを検出すると（時刻Ｔ１２）、省電力モード応答信号を非アクティブにする（時刻Ｔ１５）。そして、データ転送受信準備信号をアクティブにし（時刻Ｔ１６）、非受信状態を解除して転送データの処理を継続する。

●省電力モード移行後に新規の転送データが発生した場合
図８により省電力モード移行後に新規データ転送が発生した場合の電力制御モジュール２５とバスモジュール１００の動作を説明する。

電力制御モジュール２５は、省電力モード移行のトリガを受信すると、省電力モード移行要求信号をアクティブにする（時刻Ｔ２）。

バスモジュール１００は、省電力モード移行要求信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ３）、データ転送受信準備信号を非アクティブにし（時刻Ｔ４）、非受信状態に移行して処理状態を検出する。バスモジュール１００は、非処理中（転送データなし）を検出すると（時刻Ｔ５）、信号１０５をＬレベルにし、省電力モード応答信号をアクティブにする（時刻Ｔ６）。省電力モード応答信号はローアクティブであるため、信号１０５と省電力モード応答信号の論理レベルが同じである。

図８の例では、時刻Ｔ５において、データ転送要求信号が非アクティブであるから論理和信号１０３はＬレベルになり、新規の転送データ要求が存在しないことが示される。その結果、論理和信号１０３と信号１０５がともにＬレベルであり、論理和（ＯＲ）ゲート１０４が出力する省電力モード許可信号は、時刻Ｔ５においてアクティブになる。即ち、新規の転送データ要求が存在しない、且つバスモジュール１００は非処理中である時に、省電力モード許可信号はアクティブになる。

電力制御モジュール２５は、省電力モード応答信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ７）、省電力モード許可信号を判定する。そして、省電力モード許可信号のアクティブを検出すると（時刻Ｔ７）、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可したと判定して、バスモジュール１００のクロックや電源を変更または遮断する（時刻Ｔ８〜Ｔ１０）。

図８の例では、時刻Ｔ９において、新規の転送データが発生し、データ転送要求信号の状態が変化してアクティブになる。バスモジュール１００は省電力モードにあるため、時刻Ｔ９において信号１０５はＬレベルに維持されるが、データ転送検出モジュール１０１の論理和（ＯＲ）ゲート１０２が出力する論理和信号１０３は、時刻Ｔ９においてＨレベルになる。その結果、論理和（ＯＲ）ゲート１０４が出力する省電力モード許可信号は、時刻Ｔ９において非アクティブになる。

電力制御モジュール２５は、受信中の省電力モード許可信号の非アクティブを検出すると（時刻Ｔ１０）、バスモジュール１００の省電力モードの解除が必要と判定する。そして、バスモジュール１００のクロックや電源を供給後、省電力モード移行要求信号を非アクティブにする（時刻Ｔ１１）。

バスモジュール１００は、省電力モード移行要求信号の非アクティブを検出すると（時刻Ｔ１２）、省電力モード応答信号を非アクティブにする（時刻Ｔ１５）。そして、データ転送受信準備信号をアクティブにし（時刻Ｔ１６）、非受信状態を解除して新規の転送データの受信を開始する。

図６から図８に示す電力制御モジュール２５とバスモジュール１００の動作により、複数のバスモジュール１００を有するバスシステム３０における転送データのロスやフリーズを回避して、省電力モードと通常動作モードの移行が実現される。

●電力制御モジュール
図２に示すように、電力制御モジュール２５は、各バスモジュール１００に対応する電力制御部２５３を有する。各電力制御部２５３は、省電力モードの移行と復帰を制御する制御モジュール２５０とインターバルタイマ２５１および、復帰遅延タイマ２５２を有し、対応するバスモジュール１００の状態を管理する。なお、各電力制御部２５３は、インターバルタイマ２５１および復帰遅延タイマ２５２と簡易な制御専用回路で実現する。または、電力制御モジュール２５のＣＰＵが電力制御モジュール２５のＲＯＭなどに格納されたプログラムを実行することにより実現される。

図９のフローチャートにより制御モジュール２５０の処理を説明する。

電力制御モジュール２５が動作を開始すると、制御モジュール２５０は、バスモジュール１００に電源とクロックを供給してバスモジュール１００を通常動作モードにする（ステップＳ１１）。その際、省電力モード移行要求信号は非アクティブである。

次に、制御モジュール２５０は、省電力モード移行のトリガを受信したか否かを判定し（ステップＳ１２）、未受信の場合は処理をステップＳ１１に戻して、バスモジュール１００の通常動作モードを維持する。なお、省電力モード移行のトリガは、ＣＰＵ１０やＣＰＵ１１によるレジスタアクセスや割込み、外部イベントなどに基づく場合と、制御モジュール２５０が自身の内部的な状態に基づく場合がある。

省電力モード移行のトリガを受信すると、制御モジュール２５０は、インターバルタイマのカウント値にリファレンス値を設定し（ステップＳ１３）、インターバルタイマ２５１のカウント値を判定する（ステップＳ１４）。カウント値が０より大きい場合、制御モジュール２５０は、インターバルタイマ２５１のカウント値をデクリメントして（ステップＳ１５）、処理をステップＳ１４に戻す。

インターバルタイマ２５１のカウント値が０になると、制御モジュール２５０は、省電力モード移行要求信号をアクティブにして（ステップＳ１６）、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可するか否かを判定する。つまり、省電力モード応答信号の判定と省電力モード許可信号の判定（ステップＳ１７）を行う。

省電力モード応答信号がアクティブになり（ステップＳ１７）、省電力モード許可信号がアクティブかを判定する（ステップＳ１８）。省電力モード許可信号がアクティブの場合、制御モジュール２５０は、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可したと判定する。そして、バスモジュール１００の電源やクロックを制御し、省電力モードにする（ステップＳ１９）。なお、省電力モードから通常動作モードへの復帰時間や応答性能を考慮して、電源の遮断、クロックの遮断、クロック速度の変更などが行われる。その後、制御モジュール２５０は、処理をステップＳ２０に進めて、バスモジュール１００の通常動作モードへの復帰トリガを待つ状態になる。

一方、省電力モード応答信号がアクティブになったが、省電力モード許可信号が非アクティブであるとステップＳ１８で判定された場合、制御モジュール２５０は、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可しないと判定する。そして、処理をステップＳ２４に進める。バスモジュール１００に処理中の転送データが存在する場合や、新規の転送データが存在する場合、バスモジュール１００は、転送データのロスやフリーズを避けるために、省電力モードへの移行を許可しない。

バスモジュール１００を省電力モードへ移行させた後、制御モジュール２５０は、通常動作モードへの復帰トリガを受信したか否かを判定する（ステップＳ２０）。復帰トリガには幾つかの種類が存在し、ＣＰＵ１０やＣＰＵ１１によるレジスタアクセスや割込み、外部イベント、自身の内部的なイベントなどがある。また、新規の転送データが発生した場合、バスモジュール１００が省電力モードにあるため、データ転送検出モジュール１０１によって省電力モード許可信号が非アクティブになるが、これも復帰トリガの一つである。復帰トリガを受信すると、制御モジュール２５０は、処理をステップＳ２１に進める。

省電力モードからの復帰処理に際して、復帰遅延タイマ２５２に所定のリファレンス値を設定する（ステップＳ２１）。復帰遅延タイマ２５２の値が０、または、データ転送検出モジュール１０１から通知されるデータ転送要求検出信号が複数アクティブの場合（ステップＳ２３）、省電力モードからの復帰処理を行う（ステップＳ２４）。そうでない場合は復帰遅延タイマ２５２の値をデクリメントし（ステップＳ２２）、再度、省電力モードからの復帰の条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ２１）。

復帰処理に際して、バスモジュール１００に電源やクロックが供給されていない場合は電源やクロックの供給を再開し、省電力モード移行要求を解除する（ステップＳ２４）。なお、電源遮断から復帰させる場合は、電源が安定した後にバスモジュール１００のリセット処理が行われる。その後、制御モジュール２５０は、省電力モード移行要求信号を非アクティブにし、省電力モード応答信号が非アクティブになったことを確認した後（ステップＳ２４）、処理をステップＳ１１に進める。

次に、制御モジュール２５０は、再び省電力モード移行要求を発行するか否かを判定し（ステップＳ１２）、省電力モード移行要求を発行しない場合は処理をステップＳ１１に戻す。また、省電力モード移行要求を発行する場合は、インターバルタイマ２５１のカウント値に所定のリファレンス値を設定し（ステップＳ１３）、処理をステップＳ１４に進める。

制御モジュール２５０による上記処理により、ＣＰＵ１０やＣＰＵ１１などのマスタモジュール３００による電力制御に関わる手続を軽減し、バスモジュール１００を省電力化にすることが可能になる。

●インターバルタイマのカウント値
図１０により電力制御信号とインターバルタイマ２５１のカウント値の関係を説明する。

省電力モード移行要求信号がアクティブになった後、省電力モード応答信号がアクティブになるが省電力モード許可信号がアクティブにならない状況は、上述したように、バスモジュール１００が省電力モードへの移行を許可しない場合である。この場合、電力制御モジュール２５は、省電力モード移行要求信号を非アクティブにし、インターバルタイマ２５１に設定した時間が経過した後、再び省電力モード移行要求信号をアクティブにする。つまり、電力制御モジュール２５は、ＣＰＵ１０やＣＰＵ１１の介在なしにインターバルタイマ２５１に設定した間隔で省電力モード移行要求を行う。

バスモジュール１００は、データのロスやフリーズを避けるためのモード移行期間において、省電力モードへの移行が可能か否かを判定し、移行が可能であればその旨を電力制御モジュール２５に通知する。電力制御モジュール２５は、省電力モードへの移行が可能な状況においてのみ、電源やクロックを制御して省電力モードへの移行することができ、バスモジュール１００の省電力化を行うことができる。

電力制御モジュール２５は、複数のバスモジュール１００に対応して複数のインターバルタイマ２５１を有する。各インターバルタイマ２５１の値は、制御対象のバスモジュール１００の転送性能要求に従い事前に設定される。転送帯域要求が低いなどデータ転送能力が低いバスモジュール１００に対応するインターバルタイマ２５１には低めの値を設定し、省電力モードへの移行の機会を増やす。

一方、転送帯域要求が高いバスモジュール１００に対応するインターバルタイマ２５１には高めの値を設定し、省電力モード移行期間による実効性能の低下の機会を減らす。同様に、インターバルタイマ２５１の値は、転送帯域の要求だけでなく、転送レイテンシの要求を考慮して設定することも考えられる。つまり、各バスモジュール１００の使用条件を考慮して、転送の実効性能と電力消費の最適なバランスを得ることが可能になる。なお、転送レイテンシは要求される転送帯域から計算して求めても良い。

●復帰遅延タイマのカウント値
２つのマスタモジュール３００が２つの転送要求を発行するとする。２つの転送要求の例として、それぞれ８バースト長のリードリクエストＡおよびＢをそれぞれ４つ発行する例を用いて、省電力モードと復帰遅延タイマのカウント値の関係を説明する。復帰を遅延させる所定時間は、復帰遅延タイマのカウント値（サイクル数）を用いて設定される。なお、リードレイテンシは４００サイクルとし、スレーブモジュール４００より４００サイクル経過後にリードデータＡおよびＢがバスモジュール１００に戻るものとする。また電力制御モジュール２５に関しては、復帰遅延タイマのリファレンス値は６００とし、２つ目の転送要求を認識すると省電力モードから復帰する設定を行っているとする。

図１１のケースでは、復帰遅延タイマ２５２のカウント値が０になるまでに２つ目の転送要求が発生した例を説明し、図１２のケースでは、復帰遅延タイマ２５２のカウント値が０になるまで２つ目の転送要求が発生しなかった例を示す。

図１１により省電力モードから通常モードへの復帰に関して、他のマスタモジュール３００のデータ転送が発生するまで通常モードへの復帰を遅延させる場合を説明する。時刻Ｔ１で、リードリクエストＡをデータ転送検出モジュール１０１が検出すると、電力制御Ｉ／Ｆ５００からの省電力モード許可信号が非アクティブになることを使用して、電力制御モジュール２５に、省電力モードから通常モードへの移行を要求する。

電力制御モジュール２５は、移行要求を受け取ると、復帰遅延タイマにリファレンス値として６００をセットし、復帰遅延タイマのデクリメントを開始する（時刻Ｔ１）。この例では、復帰遅延タイマで時間を計測し、３００サイクル経過した時点で、他のマスタモジュール３００のリードリクエストＢが発生した（時刻Ｔ３）。電力制御モジュール２５は、データ転送要求検出信号を介してリードリクエストＢを検出すると（時刻Ｔ３）、クロックを再開後にバスモジュール１００を通常モードへ移行させる（時刻Ｔ４）。その後、バスモジュール１００は、リードリクエストＡおよびＢの処理を行う（時刻Ｔ４〜Ｔ８）。

図１２に省電力モードから通常モードへの復帰に関して、復帰遅延タイマのリファレンス値まで通常モードへの復帰を遅延させる場合を示す。時刻Ｔ１で、リードリクエストＡをデータ転送検出モジュール１０１が検出すると、電力制御Ｉ／Ｆ５００からの省電力モード許可信号が非アクティブになることを使用して、電力制御モジュール２５に、省電力モードから通常モードへの移行を要求する。

電力制御モジュール２５は、移行要求を受け取ると、復帰遅延タイマにリファレンス値として６００をセットし、復帰遅延タイマのデクリメントを開始する（時刻Ｔ１）。電力制御モジュール２５は、復帰遅延タイマが０になるまで、省電力モードから通常モードへの復帰を遅らせる。この例では、復帰遅延タイマで計測する６００サイクルの間に、他のマスタモジュール３００のデータ転送は検出されなかった（時刻Ｔ１〜Ｔ３）こととなる。電力制御モジュール２５は、復帰遅延タイマの値が０であることを検出して（時刻Ｔ３）、クロックを再開後に通常モードへ移行する（時刻Ｔ４）。その後、リードリクエストＡの処理を行う（時刻Ｔ４〜Ｔ７）。

●電力制御信号、データ転送制御信号および省電力モード復帰遅延の動作について
図１１の説明では、電力制御信号とデータ転送制御信号との関係を省略したが、図１３を用いて、詳細説明を行う。図１１の例では、通常モードへの復帰に関して、他のマスタモジュールの二つ目のデータ転送が発生するまで通常モードへの復帰を遅延させる場合を取り上げた。なお、同じマスタモジュールからの二つ目のデータ転送が発生する場合の処理は同じである。

バスモジュール１００が省電力モードにある時に（時刻Ｔ０）、リードリクエストＡを受け付けるとデータ転送検出モジュール１０１により、省電力モード許可信号が非アクティブになる（時刻Ｔ１）。電力制御モジュール２５は、他のマスタモジュールのデータ転送を検出していないため、通常モードへの復帰処理を行わない（時刻Ｔ１〜Ｔ３）。

電力制御モジュール２５は、リードリクエストＢのデータ転送が発生したことをデータ転送検出モジュールからの通知によって認識すると、通常モードへの復帰処理を開始する（時刻Ｔ３）。バスモジュール１００への電源・クロックの供給を開始し、省電力モード移行要求信号を非アクティブにする。バスモジュール１００は、省電力モード応答信号を非アクティブにして、各データ転送受信準備信号をアクティブにして、データ転送処理を再開できるように、データ転送受信準備信号をアクティブにする（時刻Ｔ４）。なお、リードリクエストとリードデータに対するデータ転送要求信号と転送データの信号線の関係は図５に示し、図１３は図示しない。

●省電力モード復帰遅延の効果について
省電力モードから通常モードへの復帰を遅延させることでの効果については、図１１と図１４を対比させて説明する。

図１４は省電力モードからの復帰を遅延させない場合のクロック供給期間を説明する図である。バスモジュール１００は時刻Ｔ０〜Ｔ１の間で、省電力モード状態である。時刻Ｔ１で、リードリクエストＡをデータ転送検出モジュール１０１が検出すると、電力制御Ｉ／Ｆ５００を使用して、省電力モード許可信号を非アクティブにして、電力制御モジュール２５に、省電力モードから通常モードへの移行を要求する。

時刻Ｔ２にて、通常モードへ移行が行われると、バスモジュール１００は、リードリクエストＡの転送処理を行う（時刻Ｔ２〜Ｔ５）。時刻Ｔ６で、リードリクエストＢが発生すると、同様にリードリクエストＢの転送処理を行う（時刻Ｔ６〜Ｔ９）。バスモジュール１００が必要とするクロック供給期間の最小値は、リクエストＡとＢの発行期間、レスポンス待ち時間４００サイクル、リードデータＡとＢの処理時間の合計８７２サイクルとなる。

一方、図１１は省電力モードからの復帰を遅延させる場合のクロック供給期間を説明する図である。省電力モードから通常モードへの移行を遅延させることで、バスモジュール１００が必要とするクロック供給期間の最小値は４６８サイクルとなる。即ち、リクエストＡおよびＢの発行期間（時刻Ｔ４〜Ｔ６）、およびレスポンス待ち時間（時刻Ｔ６〜Ｔ７）、リードデータＡおよびＢの処理時間（時刻Ｔ７〜Ｔ８）の合計４６８サイクルである。よって、必要なクロックサイクルを８７２サイクルから４６８サイクルまで削減できる。一方、リードリクエストＡが発生後にリードリクエストＢが発生するかどうかは必ずしも保証されない。そこで、最大の待ち時間を保証するために、本実施形態では復帰遅延タイマ２５２を利用する。なお、図１１では、リクエストＡおよびリクエストＢの発行順序及びリードデータＡおよびＢの処理順序はＡＢＡＢＡＢＡＢとなっているが、これに限る必要はない。例えば、リクエストＡおよびリクエストＢはそれぞれマスタＡおよびマスタＢからのリクエストである場合は、マスタＡからのリクエストＡを優先するならば、ＡＡＡＡＢＢＢＢの順に処理し、マスタＢからのリクエストＢを優先するならば、ＢＢＢＢＡＡＡＡの順に処理する。

また、図１１では示されていないが、レスポンス待ち時間（時刻Ｔ６〜Ｔ７）中に、又はリードデータＡおよびＢの転送処理が終わってから省電力モードに移行するまでの時間中（時刻Ｔ８〜Ｔ１０）に、さらに他のリードリクエストＣが発行される場合がある。この場合は、リードデータＡおよびＢの処理の処理後に、リードデータＣの処理が終わってから、バスモジュール１００が省電力モードに移行される。即ち、本実施形態では、リクエストＡおよびリクエストＢをまとめて処理されるが、その次のリクエストＣは通常のリクエストとして処理される。

●省電力モード復帰遅延の条件およびリファレンス値の値について
電力制御モジュール２５は、複数のバスモジュール１００に対応して、複数の復帰遅延タイマ２５２を有する。各復帰遅延タイマ２５２の値は、最大の復帰遅延時間を保証するもので、制御対象のバスモジュール１００に接続されるマスタモジュール３００の転送帯域や転送性能の要求とバスモジュール１００の省電力要求に従い事前に設定される。例えば、低レイテンシ（所定値以下のレイテンシ）を要求されるマスタモジュール３００がアクセスするバスモジュール１００に対応する復帰遅延タイマ２５２の値は低めの値を設定し、レイテンシの増加を抑える。

一方、レイテンシ要求の少ない（要求されるレイテンシが所定値より大きい）マスタモジュール３００がアクセスするバスモジュール１００に対応する復帰遅延タイマ２５２の値は大きめの値を設定する。このようにして、他のマスタモジュール３００の転送処理と重なる機会を増やす。複数のマスタモジュール３００のデータ転送を一度に処理することで、必要なクロック供給サイクルを減少させて、省電力化を実現する。

また、復帰遅延タイマ２５２の動作として、デクリメントを行わず、常に他のマスタモジュール３００の転送を待ってから、省電力モードからの復帰を行い、省電力化を実現することも考えられる。

電力制御モジュール２５の省電力モードから通常モードへの復帰の条件として、より他のマスタモジュールの転送処理を重ねてまとめた処理とするために、２以上の任意の数の他のスタモジュール３００からの転送要求を検出数の条件にしてもよい。レイテンシ要求の少ない（要求されるレイテンシが所定値より大きい）マスタモジュール３００に関しては、他のマスタモジュール３００の転送の検出対象から除外または選択可能としてもよい。様々な「他のマスタモジュール３００の転送の検出」の条件を変更することで、転送性能要求を満たしつつ、より低消費電力化を図ることができる。

以上の説明は、当業者が本発明を理解することができるように、本発明の原理、適用例を簡単に説明したものである。上記の説明に様々な変更が施した実施形態が、特定の用途に適す場合があり得るが、それらは本発明の範囲に含まれる。例えば、図９、図１０、図１１、図１２においては、インターバルタイマ２５１や復帰遅延タイマ２５２がダウンカウンタの例を説明したが、アップカウンタを利用することもできる。

このように、転送データのロスやフリーズを回避するためにマスタモジュール３００に対する特別な処理を必要としない、電力制御が可能なバスシステム３０を提供することができる。また、特別な専用回路を用いることなく、比較的簡単な仕組みで定期的に省電力モードに移行させることができるバスモジュール１００を提供することができる。また、省電力モードからの復帰を遅延させることで、省電力モードの期間を長引かせて、電源遮断によるリーク電力の削減機会や、クロック遮断によるクロックツリーでのダイナミック電力の削減機会を増加させることができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

２５ 電力制御モジュール
３０ バスシステム
１００ バスモジュール
１０１ データ転送検出モジュール
１０２ 論理和（ＯＲ）ゲート
１０３ 論理和信号
１０４ 論理和（ＯＲ）ゲート
１０５ 信号
２００ 情報処理装置
２５０ 制御モジュール
２５１ インターバルタイマ
２５２ 復帰遅延タイマ
３００ マスタモジュール
４００ スレーブモジュール

Claims (16)

1. 少なくとも１つのマスタモジュールと少なくとも１つのスレーブモジュールの間のデータ転送を行うデータ転送手段と、
   前記マスタモジュールから前記データ転送手段を介して前記スレーブモジュールへ送信するデータ転送要求信号を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記データ転送要求信号に基づき、前記データ転送手段の省電力モードからの復帰を制御する制御手段と、を有し、
   前記検出手段によって、省電力モードの前記データ転送手段へ送信される第一データ転送要求信号が検出されてから所定時間が経過するまでに、省電力モードの当該データ転送手段へ送信される第二データ転送要求信号が検出された場合に、又は前記所定時間が経過した場合に、前記制御手段は、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記マスタモジュールが複数あって、前記第一データ転送要求信号は第一マスタモジュールから送信され、前記第二データ転送要求信号は第二マスタモジュールから送信されることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記所定時間は、前記データ転送手段に接続される前記マスタモジュールに要求されるレイテンシに応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記レイテンシは前記データ転送手段に要求される転送帯域から計算されることを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
5. 前記第二データ転送要求が、要求されるレイテンシが所定値より大きい前記第二マスタモジュールからのデータ転送要求である場合、前記制御手段は、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させず、要求されるレイテンシが所定値以下である第三マスタモジュールから省電力モードの前記データ転送手段へ送信する第三データ転送要求信号が検出された場合に、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させることを特徴とする請求項２項に記載の情報処理装置。
6. 前記データ転送手段は、前記制御手段が前記データ転送手段を省電力モードから復帰させた後に、前記第一データ転送要求信号と前記第二データ転送要求信号とに基づいて、二つのデータ転送処理をまとめて行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の情報処理装置。
7. 前記第二データ転送要求信号が検出された後に、第四データ転送要求信号が検出された場合に、前記二つのデータ転送処理が行われた後に、前記第四データ転送要求信号に基づくデータ転送処理を行うことを特徴とする請求項６項に記載の情報処理装置。
8. 前記データ転送手段の省電力モードでは、前記データ転送手段に供給する電源又はクロックが遮断された状態であって、前記制御手段は、前記データ転送手段に供給する電源又はクロックを復帰させることによって、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の情報処理装置。
9. 前記データ転送手段は、前記データ転送要求信号と、前記スレーブモジュールから前記データ転送手段を介して前記マスタモジュールへ送信するデータ転送受信準備信号とを用いるハンドシェイクが成立するごとに前記データ転送を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の情報処理装置。
10. 前記制御手段は、前記データ転送手段はデータ転送中でない場合、且つ前記データ転送手段へのデータ転送要求がない場合に、前記データ転送手段を省電力モードへ移行させることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の情報処理装置。
11. 前記制御手段は、前記データ転送手段を省電力モードへ移行させる場合に、前記データ転送手段に送信する省電力モードへの移行を要求する要求信号をアクティブにし、
    前記データ転送手段は、前記制御手段から受信した前記要求信号がアクティブであることを判定すると、前記データ転送受信準備信号を非アクティブにし、処理中のデータ転送がない状態で前記応答信号をアクティブにし、
    前記検出手段は、前記データ転送要求信号を検出しておらず、且つ前記応答信号がアクティブである場合、省電力モードへの移行の可否を示す許可信号をアクティブにし、
    前記制御手段は、前記許可信号がアクティブであると判定した場合、前記データ転送手段を省電力モードへ移行させることを特徴とする請求項１０に記載の情報処理装置。
12. 前記検出手段によって前記第一データ転送要求信号が検出されると、前記検出手段は、省電力モードへの移行の可否を示す前記許可信号を非アクティブにし、
    前記検出手段によって前記第二データ転送要求信号が検出されると、前記制御手段は、省電力モードへの移行を要求する前記要求信号を非アクティブにし、
    前記データ転送手段は、前記要求信号が非アクティブであることを判定すると、前記応答信号を非アクティブにすると共に、前記データ転送受信準備信号をアクティブにすることを特徴とする請求項９に記載の情報処理装置。
13. 前記データ転送手段が複数ある場合は、前記データ転送手段に対応し、それぞれの前記データ転送手段の電力を制御する複数の前記制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の情報処理装置。
14. 前記データ転送手段はバスモジュールであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の情報処理装置。
15. 少なくとも１つのマスタモジュールと少なくとも１つのスレーブモジュールの間のデータ転送を行うデータ転送手段を有するデータ転送装置の制御方法であって、
    前記マスタモジュールから前記データ転送手段を介して前記スレーブモジュールへ送信するデータ転送要求信号を検出する検出工程と、
    前記検出工程において、省電力モードの前記データ転送手段へ送信される第一データ転送要求信号が検出されてから所定時間が経過するまでに、省電力モードの当該データ転送手段へ送信される第二データ転送要求信号が検出された場合に、又は前記所定時間が経過した場合に、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させる制御工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
16. 少なくとも１つのマスタモジュールと少なくとも１つのスレーブモジュールの間のデータ転送を行うデータ転送手段を有するデータ転送装置を制御するプログラムであって、
    前記マスタモジュールから前記データ転送手段を介して前記スレーブモジュールへ送信するデータ転送要求信号を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにおいて、省電力モードの前記データ転送手段へ送信される第一データ転送要求信号が検出されてから所定時間が経過するまでに、省電力モードの当該データ転送手段へ送信される第二データ転送要求信号が検出された場合に、又は前記所定時間が経過した場合に、前記データ転送手段を省電力モードから復帰させる制御ステップと、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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