JP3516661B2 - 消費電力制御装置 - Google Patents

消費電力制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、演算処理装置の消
費電力を制御する消費電力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】情報処理装置等を構成する演算処理装置
は、その動作状態によって消費電力が変化する。近年、
演算処理装置の大消費電力化に伴い、その消費電力の変
化量もより大きくなる傾向にある。そのため、演算処理
装置に電源を供給する電源回路はその変化に追従するこ
とができず、電源変動が生じて演算処理装置の安定動作
に支障をきたしている。このようなことから、従来は、
電源回路のスイッチング速度を高速化することで演算処
理装置の消費電力の変化に追従できるようにしたり、一
方、演算処理装置の電源ラインに多数のコンデンサや大
容量のコンデンサを搭載することで電源変動を吸収する
方法がとられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、電源回路のスイッチング速度の高速化によ
り電源回路が複雑になるため、設計コストや部品コスト
が増大する。一方、電源ラインにコンデンサを搭載する
方法においても、部品の追加や、それらを搭載するエリ
アを設けるための構造設計が必要となり、コストの増大
につながっていた。また、演算処理装置が、一時的に消
費電力の変化の激しい処理(プログラム)を実行するよ
うな場合には、コンデンサの応答速度の限界もあり、こ
れによる電源変動を吸収することができず、誤動作する
ことがあった。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、演算処理装置における消費電力の変化量を低減
し、演算処理装置の動作を安定化することのできる消費
電力制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、演算処理回路に供給されるクロック信号から複数の
異なる遅延時間を有する遅延クロック信号を発生し、ク
ロック選択信号により選択された1つの遅延クロック信
号を出力するクロック遅延回路と、前記遅延クロック信
号に同期して動作し、所定の電力を消費する消費電力制
御回路を備え、前記クロック選択信号により前記遅延ク
ロック信号を選択し、前記演算処理回路の消費電力の変
化が最小となるように前記消費電力制御回路の消費電力
により補正することを特徴とする。請求項2に記載の発
明は、請求項1に記載の発明において、前記クロック選
択信号は、所定の外部制御装置から入力されるクロック
選択信号ことを特徴とする。請求項3に記載の発明は、
請求項2に記載の発明において、前記遅延クロック信号
は、ソフトウェア制御により選択されることを特徴とす
る。請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3の
何れかに記載の発明において、前記クロック遅延回路及
び前記消費電力制御回路は、所定の論理回路により構成
されることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は本実施の形態によ
る消費電力制御装置を用いた演算処理装置全体の構成を
示した図である。この図において、演算処理装置50
は、クロック遅延回路10及び消費電力制御回路20か
らなる本実施の形態による消費電力制御装置30と、演
算処理回路40から構成される。また、上記各回路は、
それぞれ論理回路の組み合わせにより構成される。
【0007】クロック遅延回路10は、演算処理回路4
0に入力されるクロック信号A40から複数の異なる遅
延の遅延クロック信号を発生し、それらのうち、クロッ
ク選択信号A10によって選択された1つの遅延クロッ
ク信号A11を出力する。図2は、クロック遅延回路1
0の構成を示した図で、入力されたクロック信号A40
に対して異なる遅延を発生する遅延回路11〜13と、
クロック選択信号A10に基づき、各遅延回路11〜1
3によって遅延されたクロック信号A40から何れか1
つを選択して遅延クロック信号A11を出力する選択回
路14からなる。ここで、遅延回路11〜13は、それ
ぞれ異なる複数個の反転回路15で構成され、それぞれ
が異なる遅延時間を有する。上記した遅延クロック信号
A11によって消費電力制御回路20を駆動することで
演算処理回路40の消費電力の変化を補正している。な
お、クロック選択信号A10は外部の制御装置から入力
することが可能であり、例えば演算処理装置50を搭載
した情報処理装置のソフトウェア制御により、その情報
処理装置のCPU(中央演算装置)等でクロック選択信
号A10を発生し、入力してもよい。
【0008】消費電力制御回路20は、遅延クロック回
路10から入力される遅延クロック信号A11により動
作するD型フリップフロップ(以下、「D−FF」とい
う)21と、その出力に順に接続された3つの反転回路
22からなり、最後段の反転回路22の出力はD−FF
の入力に帰還されている。この消費電力制御回路20
は、遅延クロック信号A11に同期して常にD−FF2
1の入力(出力)信号が反転する発振回路の特徴を有
し、遅延クロック信号A11のサイクルで所定の電力を
消費する電力消費回路を構成する。また、演算処理回路
40の動作を制御する演算回路制御信号A12は、演算
処理回路40に入力されると共にD−FF21に入力さ
れ、演算処理回路40が動作する場合は、これに応じて
D−FF21、即ち消費電力制御回路20も動作する。
【0009】演算処理回路40は、演算処理装置50に
おける演算処理を行なう回路であり、演算データA4
1,A42をそれぞれ一時的に記憶する2つのD−FF
41と、各D−FF41から出力される各演算データに
対して所定の演算処理を行なう論理演算ユニット43、
及び論理演算ユニット43から出力される演算結果を一
時的に記憶するD−FF42からなる。この演算処理回
路40の各処理はクロック信号A40に同期して行なわ
れる。
【0010】上記構成により、クロック遅延回路10か
ら出力する遅延クロック信号A11をクロック選択信号
A10により選択し、消費電力制御回路20の消費電力
のピークと演算処理回路40の消費電力のピークとなる
タイミングをずらすことで、演算処理回路40の消費電
力の変化を消費電力制御回路20の消費電力によって補
正し、演算処理装置50消費電力の変化量を低減するこ
とができる。
【0011】また、消費電力制御回路20の動作が不要
な場合には、クロック選択信号A10により選択回路1
4で「0」を選択して動作を停止することができる。
【0012】なお、クロック選択信号A10をソフトウ
ェア制御された外部制御装置から入力し、遅延クロック
信号A11を選択することで、演算処理装置50の設置
環境等により演算処理回路40による電力消費のパター
ンが変化した場合でも、ハードウェアを変更することな
く対応でき、また、演算処理回路50の消費電力をモニ
タしながらリアルタイムに遅延クロック信号A11を選
択し、当該消費電力の変化量を最小となるように最適化
できる。
【0013】次に、図3を参照して本実施の形態の動作
について説明する。図3は演算処理装置50における各
クロック信号とそれによる消費電力を示したタイミング
チャートである。この図において、消費電力P1は演算
処理回路40の消費電力、消費電力P2は、クロック信
号A40に対する遅延「0」なる遅延クロック信号A1
1(本実施の形態では図示していない)による消費電力
制御回路20の消費電力、消費電力P3はクロック信号
A40に対する遅延「A」なる遅延クロック信号A11
による消費電力制御回路20の消費電力、消費電力P4
は遅延クロック信号A11が遅延「A」の場合における
演算処理装置50の消費電力、消費電力P6は従来の演
算処理装置の消費電力をそれぞれ示している。
【0014】消費電力P1は、クロック信号A40の立
ち上がりに同期して(時刻t0)演算処理回路40の状
態が変化するにつれて増加し、時刻t1でピークに達す
る。そして、演算処理回路40の動作が安定するクロッ
ク信号A40のサイクルの後半には消費電力P1は減少
し、時刻t2で最小値に落ち着く。このように演算処理
回路40の消費電力P1、即ち、従来の演算処理装置の
消費電力P6はクロック信号A40のサイクルで変化す
る。消費電力P2は、遅延クロック信号A11が遅延
「0」の場合、即ち、クロック信号A40と同一のタイ
ミングのクロック信号により消費電力制御回路20が動
作した時の消費電力を示している。消費電力P2は、消
費電力P1と同様にクロック信号の立上り(時刻t0)
に同期して増加し、時刻t3でピークに達し、その後減
少して時刻t4で最小値に落ち着く。このときの演算処
理装置50の消費電力は消費電力P4で示される。消費
電力P4は、消費電力1と消費電力2の合計により表さ
れ、その変化量は消費電力P1よりも増加し、悪化して
いる。
【0015】一方、消費電力P3は、遅延クロック信号
A11が遅延「A」の場合の、消費電力制御回路20の
消費電力を示し、消費電力P2を遅延「A」だけシフト
したものである。このときの演算処理装置50の消費電
力は消費電力P5で示される。消費電力P5は、消費電
力P4と同様に消費電力P1と諸費電力P3の合計によ
り表され、消費電力P3により消費電力P1の変化分が
補正され、クロック信号A40のサイクルで一定にな
る。なお、上記した動作説明は、消費電力制御回路20
により演算処理回路40の消費電力の変化を完全に補正
する理想的な場合であり、実際には演算処理装置50の
消費電力を適宜確認しながら当該消費電力の変化量が最
も低減する遅延「A」なる遅延クロック信号A11を選
択する。このように、クロック選択信号A10により遅
延「A」となる遅延クロック信号A11を選択すること
で、演算処理装置50の消費電力の変化を低減し、安定
化することができる。また、本発明は上述した実施の形
態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。例えば、本実施形態にお
いて、クロック遅延回路10は3つの遅延回路11〜1
3を有しているが、これよりも少なくても多くてもても
良い、特に、多くした場合には遅延クロック信号の遅延
量の選択範囲が広がり、演算処理装置の消費電力の変化
の低減をより最適化することが可能になる。また、消費
電力制御回路20の構成は本実施形態に限られることは
なく、演算処理回路40の消費電力の変化をより適切に
補正するように電力を消費する構成に適宜変更可能であ
る。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
演算処理回路に供給されるクロック信号から複数の異な
る遅延の遅延クロック信号を選択して消費電力制御回路
を動作させることで、演算処理装置の消費電力の変化量
を低減するので、電源回路のスイッチング速度不足に伴
う演算処理回路の誤動作を防ぎ、演算処理回路を安定に
動作させることができる、また、スイッチング速度の高
速化による電源回路の設計変更やコンデンサを追加する
必要がなく、コストアップを防ぐことができる。
【0017】また、遅延クロック信号を所定の外部制御
装置から選択するようにし、特にソフトウェア制御によ
り遅延クロックの選択を行なうことで、ハードウェアを
変更することなく、設置環境等の影響による消費電力の
変化に容易に対応することができ、演算処理装置の信頼
性を向上することができる。
【0018】また、クロック遅延回路及び消費電力制御
回路は論理回路で構成するようにしたことで、演算処理
回路と合わせて集積回路内に構成することが可能にな
り、また、消費電力制御回路は遅延的な制約がないの
で、その集積回路内で自由な配置が可能になり、演算処
理回路を組み込む集積回路内の未使用の論理回路を利用
し、集積回路としてコストアップすることなく容易に構
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態による消費電力制御装置を用い
た演算処理装置全体の構成を示す図である。
【図2】 本実施の形態によるクロック遅延回路の構成
を示す図である。
【図3】 本実施の形態による演算処理装置50の消費
電力を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
10 クロック遅延回路 20 消費電力制御回路 30 消費電力制御装置 40 演算処理回路 A10 クロック選択信号 A11 遅延クロック信号 A40 クロック信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 1/04 301 G06F 1/06 G06F 1/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 演算処理回路に供給されるクロック信号
    から複数の異なる遅延時間を有する遅延クロック信号を
    発生し、クロック選択信号により選択された1つの遅延
    クロック信号を出力するクロック遅延回路と、 前記遅延クロック信号に同期して動作し、所定の電力を
    消費する消費電力制御回路を備え、 前記クロック選択信号により前記遅延クロック信号を選
    択し、前記演算処理回路の消費電力の変化が最小となる
    ように前記消費電力制御回路の消費電力により補正する
    ことを特徴とする消費電力制御装置。
  2. 【請求項2】 前記遅延クロック信号は、所定の外部制
    御装置から入力されるクロック選択信号に基づき選択さ
    れることを特徴とする請求項1に記載の消費電力制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記遅延クロック信号は、ソフトウェア
    制御により選択されることを特徴とする請求項2に記載
    の消費電力制御装置。
  4. 【請求項4】 前記クロック遅延回路及び前記消費電力
    制御回路は、所定の論理回路により構成されることを特
    徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の消費電
    力制御装置。
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