JP2018165987A - 半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の低消費電力制御が可能な半導体集積回路について説明する。
図1は、実施形態の半導体集積回路の構成を示すブロック図である。半導体集積回路1は、CPU(central processing unit)10、省電力コントローラ20、RAM(random access memory)30、周辺インターフェース(周辺IF)40、及び割込みコントローラ50を備える。バス60は、CPU10、省電力コントローラ20、RAM30、周辺インターフェース(周辺IF)40、及び割込みコントローラ50を接続している。省電力制御の対象はCPU10であり、省電力コントローラ20はCPU10内の制御対象領域に対して省電力制御を行う。ここでは、CPU10を例に挙げ説明するが、3次元グラフィックスプロセッサやビデオグラフィックスプロセッサ等にも適用できる。
CPU10に対して本実施形態による省電力制御を行う例として、4つのパターン(省電力制御パターン1〜4)を説明する。省電力制御とは、クロックゲーティング回路によるクロックゲーティングの実行、あるいはパワースイッチによる電源電圧の供給/遮断を制御することをいう。
本実施形態では、CPU10を構成するコア、及びコア以外のキャッシュメモリ等を含む共通部を、機能単位毎あるいは機能に関係のない面積や省電力処理時間毎に複数に分割し、分割した各々の領域(制御対象領域)あるいは制御対象領域を組み合わせた領域に対して省電力制御、すなわちクロックゲーティングあるいは電源電圧の供給/遮断を行う。これにより、CPU10内の制御対象領域に対して、省電力を重視した制御から処理性能を重視した制御まで幅広い制御を行うことが可能である。
Claims (15)
- 演算処理を行う第1プロセッサコアと、データ及びプログラムを記憶するキャッシュメモリを含む共通部とを備え、前記第1プロセッサコア及び前記共通部の少なくともいずれか一方が第1回路と第2回路に分割された演算処理回路と、
前記第1回路へクロック信号を供給あるいは停止する第1クロックゲーティング回路と、
前記第1回路へ電源電圧を供給あるいは遮断する第1パワースイッチと、
前記第2回路へ前記クロック信号を供給あるいは停止する第2クロックゲーティング回路と、
前記第2回路へ前記電源電圧を供給あるいは遮断する第2パワースイッチと、
前記第1及び第2クロックゲーティング回路、及び前記第1及び第2パワースイッチを制御するコントローラと、
を具備する半導体集積回路。 - 前記共通部へ前記クロック信号を供給あるいは停止する第3クロックゲーティング回路と、前記共通部へ前記電源電圧を供給あるいは遮断する第3パワースイッチと、前記第1プロセッサコアへ前記クロック信号を供給あるいは停止する第4クロックゲーティング回路と、前記第1プロセッサコアへ前記電源電圧を供給あるいは遮断する第4パワースイッチとのうち、前記第3クロックゲーティング回路及び第3パワースイッチ、あるいは前記第4クロックゲーティング回路及び第4パワースイッチの少なくともいずれか一方をさらに備え、
前記コントローラは、前記第3クロックゲーティング回路及び第3パワースイッチ、あるいは前記第4クロックゲーティング回路及び第4パワースイッチの前記少なくともいずれか一方を制御する請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つは、前記電源電圧の供給が遮断されるときに直前の処理データを保持するデータ保持部を有する請求項1または2に記載の半導体集積回路。
- 前記第1回路は第1の機能単位を有し、第2回路は前記第1の機能単位と異なる第2の機能単位を有する請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体集積回路。
- 前記第1プロセッサコアが前記第1回路及び第2回路を含む場合、前記第1の機能単位及び第2の機能単位の少なくともいずれか一方は、演算処理部、命令処理部、データ処理部、及びメモリシステムの少なくともいずれか1つを含む請求項4に記載の半導体集積回路。
- 前記共通部が前記第1回路及び第2回路を含む場合、前記第1の機能単位及び第2の機能単位の少なくともいずれか一方は、キャッシュメモリ及び前記キャッシュメモリを制御するメモリ制御部の少なくともいずれか1つを含む請求項4に記載の半導体集積回路。
- 前記第1回路と第2回路は、機能単位と関係がない所定の面積または形状のいずれかによって分割されている請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体集積回路。
- 前記コントローラは、前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つを省電力状態に制御する複数の省電力モードを有し、
前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つを稼働状態に起動する要因となるウェイクアップ信号の入力頻度に応じて、前記コントローラは前記少なくともいずれか1つに対する省電力モードを、前記複数の省電力モードから選択する請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体集積回路。 - 前記コントローラは、前記ウェイクアップ信号と、前記ウェイクアップ信号の入力時刻とを記憶するバッファを有し、
最新に入力された前記ウェイクアップ信号の入力時刻と、n(nは1以上の整数)個前に入力された前記ウェイクアップ信号の入力時刻との時刻差を算出し、
前記時刻差と切り替え閾値とを比較し、その比較結果に応じて、前記コントローラは前記少なくともいずれか1つに対する省電力モードを選択する請求項8に記載の半導体集積回路。 - 前記コントローラが制御する前記省電力状態は、第1省電力状態と、前記第1省電力状態より消費電力の削減量が大きい第2省電力状態とを有し、
前記時刻差が前記切り替え閾値より小さい場合、前記コントローラは、前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つを前記第1省電力状態に遷移させ、
前記時刻差が前記切り替え閾値以上である場合、前記コントローラは、前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つを前記第2省電力状態に遷移させる請求項9に記載の半導体集積回路。 - 前記第1省電力状態は、前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つに前記クロック信号の供給を停止することを含み、
前記第2省電力状態は、前記少なくともいずれか1つに前記電源電圧の供給を遮断することを含む請求項10に記載の半導体集積回路。 - 前記第1省電力状態は、前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つの領域のうち、第1の割合の領域に対して前記クロック信号の供給を停止し、前記第2省電力状態は、前記少なくともいずれか1つの領域のうち、前記第1の割合より大きな第2の割合の領域に対して前記クロック信号の供給を停止することを含む請求項10に記載の半導体集積回路。
- 前記第1省電力状態は、前記第1回路、前記第2回路、前記第1プロセッサコア、及び前記共通部の少なくともいずれか1つの領域のうち、第1の割合の領域に対して前記電源電圧の供給を遮断し、前記第2省電力状態は、前記少なくともいずれか1つの領域のうち、前記第1の割合より大きな第2の割合の領域に対して前記電源電圧の供給を遮断することを含む請求項10に記載の半導体集積回路。
- 前記演算処理回路は、演算処理を行う第2プロセッサコアをさらに備え、前記第2プロセッサコアは第3回路及び第4回路に分割され、前記第1及び第2プロセッサコアは前記共通部が含む前記キャッシュメモリを共有し、
前記第3回路へ前記クロック信号を供給あるいは停止する第5クロックゲーティング回路と、
前記第3回路へ前記電源電圧を供給あるいは遮断する第5パワースイッチと、
前記第4回路へ前記クロック信号を供給あるいは停止する第6クロックゲーティング回路と、
前記第4回路へ前記電源電圧を供給あるいは遮断する第6パワースイッチとをさらに備え、
前記コントローラは、前記第5及び第6クロックゲーティング回路、及び前記第5及び第6パワースイッチを制御する請求項1乃至13のいずれかに記載の半導体集積回路。 - 前記データ保持部へ電源電圧を供給あるいは遮断する第7パワースイッチをさらに備える請求項3に記載の半導体集積回路。
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