JP3302828B2 - 1チップコントローラを備えた電子機器 - Google Patents

1チップコントローラを備えた電子機器

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JP3302828B2
JP3302828B2 JP11938294A JP11938294A JP3302828B2 JP 3302828 B2 JP3302828 B2 JP 3302828B2 JP 11938294 A JP11938294 A JP 11938294A JP 11938294 A JP11938294 A JP 11938294A JP 3302828 B2 JP3302828 B2 JP 3302828B2
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control
semiconductor circuit
chip
cpu
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B53/00Golf clubs
    • A63B53/005Club sets

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Microcomputers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロック信号並びにデ
ィジタル信号を扱う、半導体集積回路により1チップ化
されたコントローラ、及び同1チップコントローラを用
いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】クロック信号及びディジタル信号を扱う
半導体集積回路により1チップ化されたコントローラと
して、CPUチップ、及びそのファミリを構成する各種
コントローラ等が存在する。
【0003】これらクロック信号及びディジタル信号を
扱う1チップコントローラは、近年、高速化の一途を辿
り、これに伴い、消費電力の増大、及びこれに伴うチッ
プの温度上昇等が大きな課題となっている。
【0004】例えば、CPUチップを例に採ると、上記
課題を解決すべく、CMOSの採用等による消費電力の
低減化、低電圧化、フィンの改良等による対策が講じら
れているが、その一方で、CPUの処理速度を決定する
クロックスピードは、ここ数年の間に、数MHz帯から数
十MHz帯に上がり、上記対策を施してもチップの消費電
力及びそれに伴う発熱温度は上昇の一途を辿っている。
【0005】一方、上記CPUチップの実装環境面で
は、例えばポータブルコンピュータを例に採ると、機器
本体の、より小型軽量化、省スペース化等が要求され、
これに伴い、単位容積当りの電子部品実装密度は益々高
くなっている。
【0006】このような環境下で上記CPUチップを実
装したとき、フィンの実装スペースを確保することは難
しく、又、周辺にも多くの発熱素子が実装されることか
ら、機構上の放熱効果は期待できない。
【0007】この際、CPUチップの温度上昇を放置し
ておくと、当然のことながら、CPU自身の誤動作を招
き、更にはハードウェア異常、回路破壊等の障害が発生
し、復旧が困難になる。
【0008】そこで、従来では、CPUチップに比較的
近い箇所に、温度ヒューズを設けたり、又はCPUチッ
プの温度を測定する素子を実装して、その素子の検出温
度によりCPUのクロックを切り換え制御する手段が講
じられる。
【0009】しかしながら、従来のこの種、温度制御手
段は、実際にはCPUチップの内部温度を直接測定する
ことができず、パッケージや、プリント基板等を介在し
て間接的に測定することになり、温度変化を迅速かつ正
確に認識できない。
【0010】そのため、従来では、安全性を見越して大
きな余裕度をもたせた設定温度によりクロックの切り換
え制御等を行なわなければならず、従ってCPUの高速
性能をフルに発揮できない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、CP
Uチップ等のクロック信号及びディジタル信号を扱う1
チップコントローラに於いて、従来では、チップ内部の
温度変化を迅速かつ正確に認識することができず、その
ため安全性を見越して大きな余裕度をもたせた設定温度
によりクロックの切り換え制御等を行なわなければなら
ないことから、CPUの性能をフルに発揮できないとい
う問題があった。
【0012】
【0013】発明は、1チップコントローラ内部の温
度変化を、迅速かつ正確に1チップコントローラ内部の
回路制御に反映させて、1チップコントローラを使用限
界に近い状態にて効率よく駆動制御できる1チップコン
トローラを備えた電子機器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体集積回
路により1チップ化されたコントローラに於いて、コン
トローラが形成される回路基板の一部に、温度によって
特性が変化する素子を設け、同素子の特性信号をチップ
外部に導出してチップ内部の温度を検知することを特徴
とする。
【0015】上記コントローラの望ましい構成例とし
て、回路基板の一部にPN接合回路素子を埋め込み、同
素子に専用のピンを割り付けて、同ピンよりチップ内部
の温度検知信号を得る構成とする。
【0016】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、回路基板の一部にトランジスタ回路素子を埋め
込み、同素子に専用のピンを割り付けて、同ピンよりチ
ップ内部の温度検知信号を得る構成とする。
【0017】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、回路基板の一部にサーミスタ回路を埋め込み、
同サーミスタ回路に専用のピンを割り付けて、同ピンよ
りチップ内部の温度検知信号を得る構成とする。
【0018】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、回路基板の一部に温度測定のための遅延回路素
子を埋め込み、同素子に専用のピンを割り付けて、同ピ
ンよりチップ内部の温度検知信号を得る構成とする。
【0019】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、回路基板と一体にサーミスタを樹脂封止し、同
サーミスタに専用のピンを割り付けて、同ピンよりチッ
プ内部の温度検知信号を得る構成とする。
【0020】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、コントローラをバイポーラCMOSで構成す
る。
【0021】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、半導体集積回路はキャッシュメモリ付きのCP
Uを構成する。
【0022】更に、上記コントローラの望ましい構成例
として、半導体集積回路は表示系制御回路を構成する。
【0023】又、本発明は、1チップコントローラを用
いた電子機器に於いて、半導体集積回路基板の一部に、
温度によって特性が変化する素子を設け、接続ピン配列
の一部に、上記素子に回路接続される専用ピンを設けて
なる1チップコントローラと、上記専用ピンを介して1
チップコントローラの温度を検知する温度検知回路と、
この温度検知回路の検知出力が設定温度を超えたとき半
導体集積回路上の発熱源となる内部回路の動作を抑制制
御するネガティブフィードバックループとを具備してな
ることを特徴とする。
【0024】又、本発明は、1チップコントローラを用
いた電子機器に於いて、クロック信号により内部回路が
動作する半導体集積回路基板の一部に、温度によって特
性が変化する素子を設け、接続ピン配列の一部に、上記
素子に回路接続される専用ピンを設けてなる1チップコ
ントローラと、上記専用ピンを介して1チップコントロ
ーラの内部温度を検知する温度検知回路と、この温度検
知回路の検知出力をディジタル量の信号に変換するアナ
ログーディジタル変換回路と、このディジタル量の温度
検知信号が設定温度を超えたとき特定の制御信号を発生
する手段と、この特定の制御信号により上記半導体集積
回路上の発熱源となる内部回路の動作を抑制する手段と
を具備してなることを特徴とする。
【0025】
【作用】半導体集積回路により1チップ化されたコント
ローラに於いて、コントローラが形成される回路基板の
一部に設けられた、温度によって特性が変化する素子
(例えばPN接合回路素子、又はトランジスタ回路素
子、又はサーミスタ回路等)は、回路基板自体の温度を
直接に受けて特性(PN接合回路素子、及びトランジス
タ回路素子の場合は温度ドリフト特性、サーミスタ回路
の場合は抵抗値)が変化する。この特性変化の信号を温
度検知信号として専用ピンを介しチップ外部に導出する
ことで、回路基板自体の温度を直接測定することがで
き、チップ内部の温度を迅速かつ正確に検知することが
できる。
【0026】又、上記した内部温度検知機能をもつ1チ
ップコントローラを用いた電子機器に於いて、上記専用
ピンを介して導出された信号をディジタル量の信号に変
換し、そのディジタル量の温度検知信号が設定温度を超
えたとき、特定の制御信号(例えば強制割込み)を発生
することで、発熱源となる内部回路の動作を抑制する。
これにより、1チップコントローラ内部の温度変化を迅
速かつ正確に1チップコントローラ内部の回路制御に反
映させることができ、1チップコントローラを使用限界
に近い高速クロックにて効率よく駆動制御できる。
【0027】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0028】図1は本発明の一実施例による装置(シス
テム)の構成を示すブロック図である。
【0029】図1に於いて、11は半導体集積回路によ
り1チップ化されたキャッシュメモリ付きのCPU(C
PUデバイス)であり、ここでは、バイポーラCMOS
により構成され、クロック停止により命令の実行を停止
制御するためのクロック停止制御信号(STP−CL
K)を入力する制御端子(Pa)と、強制割込み(ここで
はSMIと称されるシステム管理割込みを例にとる)を
受け付ける強制割込み端子(Pb)をもつ。
【0030】尚、この一実施例では、CPU11のチッ
プ内温度を低減する際の制御に、上記制御端子(Pa)に
供給されたクロック停止制御信号(STP−CLK)を
本来のクロック停止の制御に用いず、これに代って、C
PU11に供給するクロックの周波数を下げてスピード
を落とす際の切り換え制御に用いて、チップ内温度を低
減するCPU温度制御を例にとる。
【0031】又、このCPU11のチップ内部には、C
PUを構成する内部の集積回路基板上に、当該チップ内
部の温度を測定するための、例えば、シリコンダイオー
ドを構成するPN接合回路素子11aが設けられ、チッ
プの接続端子部には、上記PN接合回路素子11aに専
用の2本のピン(Pc,Pd)が割り付けられる。
【0032】上記PN接合回路素子11aにより構成さ
れるシリコンダイオードは、既に知られるように、-2〜
-2.5mv/℃程度の温度ドリフト特性をもつ。従ってアノ
ード−カソードに順方向電流路を形成すると、周囲温度
によってアノード側の電圧が変化し、温度上昇に伴って
電圧が下降する。そこで、このPN接合回路素子11a
の専用ピン(Pc,Pd)に、図示破線で示すように、順方
向電流路を形成し、上記専用ピン(Pc,Pd)より得られ
る電圧変化を伴う信号を温度検知信号(TH)として外
部へ導出する。
【0033】又、上記CPU11には、外部より入力さ
れた基準クロック(B−CLK)をもとに内部の動作用
クロックを生成するPLL(phase locked loop )回路
11b、及びPLL(phase locked loop )回路11b
で生成したクロックの内部回路への供給を制御する内部
クロック制御回路(G)11c等が設けられる。
【0034】12はマイクロプロセッサを用いてインテ
リジェントパワーサプライを実現したシステム電源制御
部(PSC)であり、A/D(アナログ−ディジタル)
変換回路12a、及び電源制御マイクロプロセッサ(μ
p)12bを有して、電源制御マイクロプロセッサ(μ
p)12bがA/D変換回路12aを介し、各種の監視
対象からの信号状態を入力し認識して、動作用電源のオ
ン/オフ制御を含む各種の電源及び動作制御を行なう。
ここでは、上記A/D(アナログ−ディジタル)変換回
路12aに、上記CPU11の内部に設けたPN接合回
路素子11aの専用ピン(Pc,Pd)から得られる温度検
知信号(TH)が入力され、電圧変化を伴うアナログ量
の温度検知信号(TH)がディジタル量の信号に変換さ
れる。このディジタル化された温度検知信号(TH)は
電源制御マイクロプロセッサ(μp)12bで認識さ
れ、予め定められた設定電圧値と比較されて、温度検知
信号(TH)の値が設定電圧値を超えたとき、その状態
を通知するCPU温度制御コマンド(command )をステ
ータスLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)1
3内のステータスレジスタにセットし、SMI発行コマ
ンドを同ゲートアレイ内のSMIレジスタにセットす
る。
【0035】13はステータスレジスタ、SMIレジス
タ等の各種レジスタ群をもつ周辺制御ゲートアレイであ
り、ここでは、図示しないステータスLCDの表示制御
を主要機能としたステータスLCD制御ゲートアレイ
(SLCDC−GA)を例に示している。この実施例で
は、当該ゲートアレイがもつステータスレジスタ及びS
MIレジスタを用いた割込み発生機能を利用して、シス
テム電源制御部(PSC)12より、上記温度検知信号
(TH)が設定電圧値を超えた際に発行される各種のC
PU温度制御コマンド(command )に対し、所定のステ
ータスレジスタ及びSMIレジスタをセットして、シス
テム管理割込み(SMI)を発行する。
【0036】14はシステム制御のための各種のロジッ
クが組み込まれたシステムコントロールゲートアレイ
(SYS・CONT−GA)であり、ここではステータ
スLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)13よ
り受けたCPU温度制御のシステム管理割込み(SM
I)を1要因にCPU11にシステム管理割込み(SM
I)をかけ、又、CPU11の制御の下に、クロック切
換制御信号(CLK−C)、クロック停止制御信号(S
TP−CLK)等を出力する。
【0037】15はCPU11の動作クロックの基とな
る基準クロック信号(B−CLK)を生成し出力するク
ロック制御回路(CLK−CONT)であり、ここでは
システムコントロールゲートアレイ(SYS・CONT
−GA)14から出力されるクロック切換制御信号(C
LK−C)を受けてクロック周波数を切換制御する。こ
こでは、クロック切換制御信号(CLK−C)を受ける
と、CPU11に供給するクロックを所定比率で低減す
る。
【0038】図2(a)は上記CPU11のチップ内集
積回路基板上に設けられる、当該チップ内部の温度を測
定するための、例えば、シリコンダイオードを構成する
PN接合回路素子11aの構成例を示すもので、図中、
P−Sub はP型半導体集積回路基板、CPU−areaはキ
ャッシュメモリ付きCPU11の回路実装領域、N−we
llはN型ウェルである。
【0039】図3及び図4はそれぞれ上記実施例に於け
る、温度−処理の関係を示す図である。
【0040】図中、Tsd,Trst ,Tpof は、それぞれ
CPU11のチップ内温度制御のための設定温度であ
り、システム電源制御部(PSC)12の電源制御マイ
クロプロセッサ(μp)12bにより、CPU11のチ
ップ内温度を表わす温度検知信号(TH)と比較される
もので、[Tsd<Trst <Tpof ]に設定される。
【0041】即ち、Tsdは、CPU11のスピードをダ
ウンさせるための設定温度であり、CPU11のチップ
内温度(CPU-TH)が、当該設定温度Tsdに達した際に、
電源制御マイクロプロセッサ(μp)12bより、シス
テムコントロールゲートアレイ(SYS・CONT−G
A)14を介して、システム管理割込み(SMI)を発
行し、CPU11のスピード(クロックスピード)をダ
ウンさせ、CPU11の発熱量を減じる。
【0042】又、Trst は、CPU11のスピードダウ
ン制御を解除(リセット)させるための設定温度であ
り、CPU11のチップ内温度(CPU-TH)が、当該設定
温度Trst まで下降したならば、上記スピードダウンを
解除して、セットアップ又は他の設定手段に従った通常
の処理スピードに復帰させる。
【0043】又、Tpof は、装置(システム本体)を強
制パワーオフさせるための設定温度であり、上記Tsdに
よりスピードダウン制御しても、周囲環境等、使用条件
が悪く、CPU11のチップ内温度(CPU-TH)が更に上
昇して、当該設定温度Tpofに達したとき、システム管
理割込み(SMI)を発行し、オートリジューム処理
(サスペンド処理の後、パワーオフ処理)を実行する。
【0044】尚、この際の電源制御マイクロプロセッサ
(μp)12bによるチップ内温度(CPU-TH)の具体的
な認識手段については、例えば、A/D(アナログ−デ
ィジタル)変換回路12aを介して入力された電圧を、
時間tの期間、積分し、平均値をある時点での電圧とす
る。
【0045】 V1 =Σ(ΔV1 )/t ………(1) このV1 と、既知のCPU基準温度T0 、及びその電圧
V0 と、温度ドリフト係数Aとから、このときのチップ
内温度T1 が分かる。
【0046】 T1 =(V1 − V0 )/A+T0 ………(2) この(2)式で得られた温度T1 を上記CPU11のチ
ップ内温度(CPU-TH)として、上記設定温度Tsd,Trs
t ,Tpof と比較する。
【0047】図3は上記Tsd及びTrst に従う処理を示
したもので、P1 はシステム管理割込み(SMI)を発
行して、CPU11をスピードダウンさせるタイミング
を示し、P2 はシステム管理割込み(SMI)を発行し
て、CPU11のスピードを元に戻すタイミングを示
す。
【0048】図4は上記Tpof に従う処理を示したもの
で、Pa はシステム管理割込み(SMI)を発行し、オ
ートリジューム処理(サスペンド処理の後、パワーオフ
処理)を実行するタイミングを示している。
【0049】図5は上記実施例に於いて、システム電源
制御部(PSC)の電源制御マイクロプロセッサ(μ
p)12bで実行されるCPU温度制御処理ルーチンを
示すフローチャートである。
【0050】図6は上記実施例に於いて、CPU11で
実行されるCPU温度制御のSMI処理ルーチンを示す
フローチャートである。
【0051】図9は上記実施例に於けるCPU温度制御
によるクロック低減制御動作を説明するためのタイムチ
ャートである。
【0052】ここで、上記各図を参照して本発明の一実
施例に於ける動作を説明する。尚、この一実施例では、
CPU11のチップ内温度を低減する際の制御に、上記
制御端子(Pa)に供給された停止制御信号(STP−C
LK)を本来のクロック停止の制御(図10参照)に用
いず、これに代って、図9に示すように、CPU11に
供給するクロックの周波数を下げてスピードを落とす際
の切り換え制御に用いて、チップ内温度を低減するCP
U温度制御を例にとる。
【0053】CPU11のチップ内集積回路基板上に設
けられたPN接合回路素子11aの両端(アノード、カ
ソード)を外部に導出する専用ピン(Pc,Pd)には、図
1、図2に示すように、順方向電流路が形成され、チッ
プ内温度の上昇に伴うPN接合回路素子11aの温度ド
リフトにより、ピン(Pc,Pd)間電圧が変化する。
【0054】即ち、上記PN接合回路素子11aは、当
該チップ内で発生する熱を直接に受け、チップ内の温度
上昇に伴い、-2〜-2.5mv/℃程度の温度ドリフト特性を
もって、専用ピン(Pc,Pd)の検出電圧を変化させる。
この専用ピン(Pc,Pd)より得られる電圧変化に伴う信
号が温度検知信号(TH)としてCPUのチップ外部へ
導出される。
【0055】このCPUチップの専用ピン(Pc,Pd)よ
り得られる温度検知信号(TH)は、システム電源制御
部(PSC)12に設けられたA/D変換回路12aに
入力され、電圧変化を伴うアナログ量の温度検知信号
(TH)がディジタル量の信号に変換される。
【0056】このディジタル化された温度検知信号(T
H)は電源制御マイクロプロセッサ(μp)12bで認
識され、予め定められた設定電圧値と比較されて、温度
検知信号(TH)の値が設定電圧値を超えたとき、その
状態を通知するCPU温度制御コマンド(command )を
ステータスLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−G
A)13内のステータスレジスタにセットする。
【0057】即ち、システム電源制御部(PSC)12
の電源制御マイクロプロセッサ(μp)12bは、CP
U温度チェックルーチンに於いて、内部レジスタに設け
たクロック低減制御フラグ(F)を参照し(図5ステッ
プS1 )、同フラグがオフであるとき、上記温度検知信
号(TH)に従うチップ内温度(CPU-TH)を設定温度T
sdと比較し、CPU11のチップ内温度(CPU-TH)が設
定温度Tsdに達しているか否かを判断する(図5ステッ
プS2 )。
【0058】この際、電源制御マイクロプロセッサ(μ
p)12bは、温度検知信号(TH)に従うチップ内温
度(CPU-TH)が設定温度Tsdに達したことを認識すると
(図3のP1 タイミング参照)、内部のレジスタに設け
たクロック低減制御フラグ(F)をオンにして(図5ス
テップS3 )、クロック低減制御を指示するCPU温度
制御コマンドを発行し、同コマンドをステータスLCD
制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)13内のステー
タスレジスタにセットするとともに、SMIレジスタを
セットして、同レジスタを介しシステムコントロールゲ
ートアレイ(SYS・CONT−GA)14よりシステ
ム管理割込み(SMI)を発行する(図5ステップS4
,S5 )。
【0059】このシステム管理割込み(SMI)はCP
U11の強制割込み端子(Pb)に入力される。
【0060】CPU11は強制割込み端子(Pb)にシス
テム管理割込み(SMI)を受けると、システムバス
(SYS- BUS)を介してステータスLCD制御ゲートアレ
イ(SLCDC−GA)13のレジスタ内容を読み(図
6ステップS21)、そのレジスタ内容がクロック低減制
御を指示するCPU温度制御のコマンド内容であるとき
(図6ステップS22)、システムバス(SYS- BUS)を介
してシステムコントロールゲートアレイ(SYS・CO
NT−GA)14よりクロック停止制御信号(STP−
CLK)を出力し、その後、クロック切換制御信号(C
LK−C)を出力する(図6ステップS23)。
【0061】このクロック停止制御信号(STP−CL
K)はCPU11の制御端子(Pa)に供給され、クロッ
ク切換制御信号(CLK−C)はクロック制御回路(C
LK−CONT)15に供給される。
【0062】CPU11はクロック停止制御信号(ST
P−CLK)を受けると、現在のクロック周期による処
理を所定の処理単位で終了し、新たなクロックスピード
の処理に移行するための準備に入る。又、クロック制御
回路(CLK−CONT)15は、クロック切換制御信
号(CLK−C)を受けると、CPU11に供給するク
ロックを所定比率で低減する。
【0063】これにより、CPU11のクロックスピー
ドが低減され、これに伴い発熱量が低減して、CPU1
1のチップ内温度が下降するよう制御される。
【0064】又、クロック低減制御フラグ(F)を参照
し(図5ステップS1 )、同フラグ(F)がオンになっ
ているときは、温度検知信号(TH)を設定温度Tpof
と比較し、CPU11のチップ内温度(CPU-TH)が設定
温度Tpof に達しているか否かを判断する(図5ステッ
プS7 )。
【0065】ここでCPU11のチップ内温度(CPU-T
H)が設定温度Tpof に達したことを認識すると、オー
トリジューム実行コマンドを発行し、ステータスLCD
制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)13内のステー
タスレジスタにセットして、同レジスタを介しシステム
コントロールゲートアレイ(SYS・CONT−GA)
14よりシステム管理割込み(SMI)を発行する(図
5ステップS12,S13)。
【0066】CPU11はシステム管理割込み(SM
I)を受けると、システムバス(SYS-BUS)を介してス
テータスLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)
13のレジスタ内容を読み(図6ステップS21)、その
レジスタ内容がオートリジューム実行コマンドであると
き(図6ステップS28)、サスペンド処理を実行し(図
6ステップS29)、オートパワーオフ処理を実行する
(図6ステップS30)。
【0067】又、クロック低減制御フラグ(F)がオン
で(図5ステップS1 )、CPU11のチップ内温度
(CPU-TH)が設定温度Tpof に達していないときは(図
5ステップS7 )、温度検知信号(TH)を設定温度T
rst と比較し、CPU11のチップ内温度(CPU-TH)が
設定温度Trst まで下降したか否かを判断する(図5ス
テップS8 )。
【0068】ここでCPU11のチップ内温度(CPU-T
H)が設定温度Trst まで下降したことを認識すると、
クロック低減制御フラグ(F)をオフにし(図5ステッ
プS9)、クロック低減解除コマンドを発行し、ステー
タスLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)13
内のステータスレジスタにセットして、同レジスタを介
しシステムコントロールゲートアレイ(SYS・CON
T−GA)14よりシステム管理割込み(SMI)を発
行する(図5ステップS10,S11)。
【0069】CPU11はシステム管理割込み(SM
I)を受けると、システムバス(SYS-BUS)を介してス
テータスLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)
13のレジスタ内容を読み(図6ステップS21)、その
レジスタ内容がクロック低減解除のCPU温度制御コマ
ンドであるとき(図6ステップS25)、クロック低減解
除コマンドを発行し、システムバス(SYS- BUS)を介し
てシステムコントロールゲートアレイ(SYS・CON
T−GA)14より出力されていたクロック切換制御信
号(CLK−C)を解除する(図6ステップS26)。
【0070】クロック制御回路(CLK−CONT)1
5は、クロック切換制御信号(CLK−C)が解除され
ると、CPU11に供給するクロックをセットアップ又
は他の設定手段に従ったもとのスピードに戻し、CPU
11の動作を通常の処理スピードに復帰させる。
【0071】上記した一実施例では、CPU11のチッ
プ内温度を低減する際の制御として、CPU11に供給
するクロックの周波数を下げてスピードを落とし、チッ
プ内温度を低減する制御を例に示したが、これに代り、
図10に示すように、CPU温度制御SMIの発行に伴
いCPU11の制御端子(Pa)に供給される停止制御信
号(STP−CLK)により内部クロック(CPU−C
LK)を間欠的に一定時間停止制御する温度低減制御手
段を用いることも可能である。
【0072】即ち、電源制御マイクロプロセッサ(μ
p)12bは、CPU11のチップ内温度(CPU-TH)が
設定温度Tsdに達したことを認識すると(図3のP1 タ
イミング参照)、内部のレジスタに設けたクロック低減
制御フラグ(F)をオンにして、クロック停止コマンド
を発行し、ステータスLCD制御ゲートアレイ(SLC
DC−GA)13内のステータスレジスタにセットし
て、同レジスタを介しシステムコントロールゲートアレ
イ(SYS・CONT−GA)14よりシステム管理割
込み(SMI)を発行する。
【0073】CPU11はシステム管理割込み(SM
I)を受けると、システムバス(SYS-BUS)を介してス
テータスLCD制御ゲートアレイ(SLCDC−GA)
13のレジスタ内容を読み、そのレジスタ内容がクロッ
ク停止コマンドであるとき、システムバス(SYS- BUS)
を介してシステムコントロールゲートアレイ(SYS・
CONT−GA)14よりクロック停止制御信号(ST
P−CLK)を出力させる。
【0074】このクロック停止制御信号(STP−CL
K)はCPU11の制御端子(Pa)に入力される。
【0075】CPU11は制御端子(Pa)にクロック停
止制御信号(STP−CLK)を受けると、内部クロッ
クを間欠的に一定時間停止制御して一定周期の休止期間
を介在して処理を実行する。この一定周期の休止期間が
介在することにより、CPU11のチップ内温度が下降
するよう温度低減制御される。
【0076】そしてCPU11のチップ内温度(CPU-T
H)が設定温度Trst まで下降したことを認識すると、
上記クロック停止制御を解除し、通常動作に復帰する。
【0077】このようなチップ内温度制御によって、C
PU11のチップ内温度変化を迅速かつ正確にCPU1
1の内部回路に制御に反映させて、CPU11のチップ
内温度上昇を抑制制御できる。
【0078】又、上記した、クロック周波数を低減する
温度制御、又は、内部クロックを間欠的に一定時間停止
制御して一定周期の休止期間を介在する温度制御に代
り、図11に示すように、SMIの発行で、HALT命
令を実行する温度制御も可能である。即ち、CPU温度
制御のSMIが発行されたならば、HALT命令を実行
し、一定時間後、割込み等を発生して通常動作に移る。
このHALT状態下に於いて内部の回路動作が停止状態
となることから、チップ内温度の発熱量が減少する。
【0079】次に、図2(b)、(c)、図7、図8を
参照して本発明の他の各実施例について説明する。
【0080】図2(b)、(c)、図7、及び図8は、
それぞれCPU11のチップ内温度検知素子の他の各実
施例を示している。
【0081】図2(b)は、CPU11のチップ内の集
積回路基板上に、当該チップの内部温度を測定するため
の素子として、同図(a)に示す一実施例のPN接合回
路素子11aに代えて、トランジスタ回路素子を熱発生
部分(ホットスポット)近傍に設けた例を示している。
【0082】このようなトランジスタ回路素子による温
度検知回路に於いても、上記した同図(a)に示す一実
施例のPN接合回路素子11aと同様に温度ドリフト特
性をもつことから、ベースーエミッタ間電圧を監視する
ことにより、当該チップ内の温度を直接、監視すること
ができる。
【0083】図2(c)は、CPU11のチップ内の集
積回路基板に、当該チップの内部温度を測定するための
素子として、同図(a)に示す一実施例のPN接合回路
素子11aに代えて、サーミスタ回路素子を熱発生部分
(ホットスポット)近傍に埋め込んだ例を示している。
【0084】このようなサーミスタ回路素子による温度
検知回路に於いては、サーミスタ回路素子の温度変化に
伴う抵抗値の変化を電圧で検知することにより、当該チ
ップ内の温度を直接、監視することができる。
【0085】図7は、CPU11のチップ内集積回路基
板の熱発生部分(ホットスポット)近傍に、当該チップ
の内部温度を測定するための素子として、バッファ回路
50を埋め込み、チップ内の温度変化で生じる応答遅延
を利用して、チップ内の温度を測定する構成としてい
る。この際は、バッファ回路50に一定周波数の基準ク
ロック(B−CLK)を印加し、その出力を位相比較器
(PH-COM)59に入力して、もとの基準クロック(B−
CLK)と位相比較をとり、そのデューティ比に従うア
ナログ量の信号から当該チップ内温度を検出する。
【0086】図8は、CPU11の集積回路基板61と
一体に温度測定素子(チップ)62をモールド樹脂成型
して、CPUチップ60を構成したもので、集積回路基
板61上の熱発生部分(ホットスポット)に、温度測定
素子62を設け、専用ピン(Pi,Pj)をもつことで、上
記した一実施例と同様の温度制御が可能となる。
【0087】又、上記した図2(a),(b),
(c)、図7、図8の各実施例に於いて、温度検知素子
を集積回路基板上に1箇所だけでなく、複数箇所に設け
てチップ内温度を検知する構成としてもよい。この際
は、集積回路基板上の複数箇所にそれぞれ温度検知素子
を散在して設け、これら各温度検知素子を直列に接続し
て、専用の1本又は2本のピンを温度検知用に割り付け
る構成、又は、集積回路基板上の複数箇所にそれぞれ温
度検知素子を散在して設けた各温度検知素子各々に、専
用の1本又は2本のピンを割り付ける構成のいずれに於
いても、検知精度及び応答性能をより向上できる。
【0088】又、上記した実施例では、温度検知素子
に、専用の2本のピンが割り付けていたが、例えば上記
素子の一端をグランド(GND)又は他の特定ピンに接
続し、温度検知素子に1本の専用ピンを割り付ける構成
としてもよい。
【0089】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、チ
ップ内部の温度変化を迅速かつ正確に認識できる1チッ
プコントローラが提供できる。又、1チップコントロー
ラ内部の温度変化を迅速かつ正確に1チップコントロー
ラ内部の回路制御に反映させて、1チップコントローラ
を使用限界に近い状態にて効率よく駆動制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図2】上記実施例に於けるCPUチップ内の温度検知
回路素子の実装例(同図(a))と、他の実施例に於け
る温度検知回路素子の実装例(同図(b),(c))と
を示す図。
【図3】上記実施例に於ける温度−処理の関係を示す
図。
【図4】上記実施例に於ける温度−処理の関係を示す
図。
【図5】上記実施例に於けるCPU温度制御処理手順を
示すフローチャート。
【図6】上記実施例に於けるCPU温度制御処理手順を
示すフローチャート。
【図7】本発明の他の実施例に於ける温度検知回路素子
の実装例を示す図。
【図8】本発明の他の実施例に於ける温度検知回路素子
の実装例を示す図。
【図9】本発明の他の実施例に於けるクロック低減制御
を説明するためのタイムチャート。
【図10】本発明の他の実施例に於けるクロック停止制
御を説明するためのタイムチャート。
【図11】本発明の他の実施例に於けるHALT制御を
説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
11…CPU(1チップ化されたCPUデバイス)、1
1a…PN接合回路素子、11b…PLL(phase lock
ed loop )回路、11c…内部クロック制御回路
(G)、12…システム電源制御部(PSC)、12a
…A/D変換回路、12b…電源制御マイクロプロセッ
サ(μp)、13…周辺制御ゲートアレイ(SLCDC
−GA)、14…システムコントロールゲートアレイ
(SYS・CONT−GA)、15…クロック制御回路
(CLK−CONT)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−317365(JP,A) 特開 平1−241157(JP,A) 特開 平5−75036(JP,A) 特開 平1−114067(JP,A) 特開 平4−139872(JP,A) 特開 昭63−296117(JP,A) 特開 平1−218350(JP,A) 日経エレクトロニクス 1993.3.29 日号(no.557)p.115−p.136 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/822 G06F 15/78 H01L 27/04

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体回路基板の一部に、温度によって
    特性が変化する素子と、接続ピン配列の一部に、前記素
    子に電気的に接続される専用ピンとを具備する1チップ
    コントローラと、 前記専用ピンを介して前記1チップコントローラの温度
    を検出する温度検知部と、 この温度検知部の検知出力が設定温度を超えたとき、前
    記半導体回路基板上の発熱源となる内部回路の抑制制御
    を行なう制御部とを具備することを特徴とする電子機
    器。
  2. 【請求項2】 半導体回路基板の一部に、温度によって
    特性が変化する素子と、接続ピン配列の一部に、前記素
    子に電気的に接続される専用ピンとを具備する1チップ
    コントローラと、 前記専用ピンを介して前記1チップコントローラの温度
    を検出する温度検知部と、 この温度検知部の検知出力が設定温度を超えたとき、前
    記半導体回路基板上の発熱源となる内部回路の抑制制御
    コマンドを発行する手段と、 前記温度検知部の検知出力が設定温度を超えたとき、前
    記1チップコントローラに割込み信号を発行する手段と
    を具備し、 前記1チップコントローラは、前記割込み信号を受け取
    ると、前記抑制制御コマンドの指示に応じて前記内部回
    路を制御することを特徴とする電子機器。
  3. 【請求項3】 半導体回路基板の一部に、温度によって
    特性が変化する素子と、接続ピン配列の一部に、前記素
    子に電気的に接続される専用ピンとを具備する1チップ
    コントローラと、 前記専用ピンを介して前記1チップコントローラの温度
    を検知する温度検知部と、 前記温度検知部の検知出力をディジタル量の信号に変換
    するアナログ・ディジタル変換回路と、 前記ディジタル量の信号が所定閾値を超えた場合、前記
    1チップコントローラを抑制制御する制御信号を発生す
    る手段と、 前記制御信号に応じて、前記半導体回路基板上の発熱源
    となる内部回路の動作を抑制制御する制御部とを具備す
    ることを特徴とする電子機器。
  4. 【請求項4】 半導体回路基板の一部に、温度によって
    特性が変化する素子と、接続ピン配列の一部に、前記素
    子に電気的に接続される専用ピンとを具備する1チップ
    コントローラと、 前記専用ピンを介し、前記1チップコントローラ内の温
    度変化で生じる応答遅延に応じて前記1チップコントロ
    ーラの内部温度を検知する温度検知部と、 前記温度検知部の検知出力をディジタル量の信号に変換
    するアナログ・ディジタル変換回路と、 前記ディジタル量の信号が所定閾値を超えた場合、前記
    1チップコントローラを抑制制御する制御信号を発生す
    る手段と、 前記制御信号に応じて、前記半導体回路内の発熱源とな
    る内部回路の動作を抑制制御する制御部とを具備するこ
    とを特徴とする電子機器。
  5. 【請求項5】 前記制御部は、前記温度検知部の検知出
    力が第1の温度閾値を超えた場合、前記半導体回路の動
    作クロックを低減させるように制御し、さらに前記温度
    検知部の検知出力が前記第1の閾値より高い第2の閾値
    を超えた場合、機器本体をパワーオフすることを特徴と
    する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子
    機器。
  6. 【請求項6】 前記制御部は、前記温度検知部の検知出
    力が第1の温度閾値を超えた場合、前記半導体回路の動
    作クロックの供給と停止の切替えを一定周期で繰り返す
    ように制御を行ない、さらに前記温度検知部の検知出力
    が前記第1の閾値より高い第2の閾値を超えた場合、機
    器本体をパワーオフすることを特徴とする請求項1から
    請求項3のいずれか1項に記載の電子機器。
  7. 【請求項7】 前記制御手段は、前記温度検知回路の出
    力により、機器本体をパワーオフ制御することを特徴と
    する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子
    機器。
  8. 【請求項8】 温度によって特性が変化する素子と、前
    記素子に回路接続され前記特性を出力する端子とを具備
    する半導体回路と、 前記端子を介して前記半導体回路の温度を検出する温度
    検知部と、 前記温度検知部の検知出力が設定温度を超えたことに応
    じて、機器本体をパワーオフするよう制御する制御部と
    を具備すること特徴とする電子機器。
  9. 【請求項9】 温度によって特性が変化する素子と、前
    記素子に回路接続され前記特性を出力する端子とを具備
    し、クロック周波数に応じて動作する半導体回路と、 前記端子を介して前記半導体回路の温度を検出する温度
    検知部と、 前記温度検知部の検知出力が第1の閾値を超えた場合
    に、前記クロック周波数を低減させるように制御し、前
    記温度検知部の検知出力が第1の閾値より高い第2の閾
    値を超えた場合に、機器本体をパワーオフするように制
    御する制御部とを具備することを特徴とする電子機器。
  10. 【請求項10】 温度によって特性が変化する素子と、
    前記素子に回路接続され前記特性を出力する端子とを具
    備し、クロック周波数に応じて動作する半導体回路と、 前記端子を介して前記半導体回路の温度を検出する温度
    検知部と、 前記温度検知部の検知出力が第1の閾値を超えた場合
    に、前記クロックの供給と停止の切替えを一定周期で繰
    り返すように制御し、前記温度検知部の検知出力が第1
    の閾値より高い第2の閾値を超えた場合に、機器本体を
    パワーオフするように制御する制御部とを具備すること
    を特徴とする電子機器。
  11. 【請求項11】 半導体回路基板の一部に、温度によっ
    て特性が変化する素子と、接続ピン配列の一部に、前記
    素子に電気的に接続される専用ピンとを具備する1チッ
    プコントローラと、 前記専用ピンを介して前記1チップコントローラの温度
    を検知する温度検知回路と、 この温度検知回路の検知出力が設定温度を超えたとき、
    前記半導体回路基板上の発熱源となる内部回路の動作を
    抑制制御するネガティブフィードバックグループと、 前記温度検知回路の検知出力により、機器本体をパワー
    オフ制御する手段とを具備すること特徴とする電子機
    器。
  12. 【請求項12】 温度によって特性が変化する素子と、
    前記素子に回路接続され前記特性を出力する端子とを含
    み、クロック周波数に応じて動作する半導体回路を備え
    た電子機器に適用する制御方法であって、 前記端子からの出力に従って前記半導体回路の温度を検
    出するステップと、 前記温度検出ステップでの検出結果が第1の閾値を超え
    た場合に、前記クロック周波数を低減させるように制御
    し、当該検出結果が第1の閾値より高い第2の閾値を超
    えた場合に、機器本体をパワーオフするように制御する
    ステップとから構成される制御方法。
  13. 【請求項13】 温度によって特性が変化する素子と、
    前記素子に回路接続され前記特性を出力する端子とを含
    み、クロック周波数に応じて動作する半導体回路を備え
    た電子機器に適用する制御方法であって、 前記端子からの出力に従って前記半導体回路の温度を検
    出するステップと、 前記温度検出ステップでの検出結果が第1の閾値を超え
    た場合に、前記クロックの供給と停止の切替えを一定周
    期で繰り返すように制御し、当該検出結果が第1の閾値
    より高い第2の閾値を超えた場合に、機器本体をパワー
    オフするように制御するステップとから構成される制御
    方法。
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