JP4825291B2 - デジタル処理コンポーネント内で使用する適応電圧スケーリングクロック発生器およびその操作方法 - Google Patents
デジタル処理コンポーネント内で使用する適応電圧スケーリングクロック発生器およびその操作方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は一般的に低電力集積回路に関し、特に、デジタル処理コンポーネントの給電レベル調節システムおよびその操作方法に関する。
近年、特定用途集積回路(ASIC)チップ、中央処理装置(CPU)チップ、デジタル信号プロセッサ(DSP)チップ等の集積回路(IC)の速度、電力、および複雑さは非常に進展してきている。これらの進展により、とりわけ、システムオンチップ(SOC)デバイスの開発が可能となってきている。SOCデバイスはワイヤレス受信機等(すなわち、セルホーン、テレビ受像機等)の複雑な電子システムの全ての(または、ほぼ全ての)コンポーネントをシングルチップとして集積する。
従来技術の前記した欠点に取り組むために、関連付けられたデジタル処理コンポーネントにより指定される所望のクロック周波数でシステムクロック信号CLKを発生することができる適応電圧スケーリング(AVS)クロック発生器を提供することが本発明の主要な目的である。本発明の原理に従ったAVSクロック発生器の重要な局面は、異なるクロック周波数で作動することができる、デジタル処理コンポーネントの適切な動作を保証することである。
本発明およびその利点をより完全に理解するために、次に、同じ番号は同じ対象を示す添付図を参照して下記に説明する。以下に検討する図1から図9および本特許文書内の本発明の原理を記述するのに使用されるさまざまな実施例は単なる図解用であって決して本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。当業者ならば本発明の原理は適切に構成されたデジタル処理システム内にて実現できることを理解できる。
Claims (15)
- デジタル処理コンポーネントに選択的にクロック信号を加えるクロック制御回路であって、前記クロック信号は複数の動作周波数に変更することができ、(i)第1の動作周波数を第2の動作周波数に変更するコマンドを受信し、(ii)前記コマンドに応答して、前記デジタル処理コンポーネントへのクロック信号の供給をディセーブルし、(iii)前記第2の動作周波数を有するテストクロック信号を発生し、(iv)前記テストクロック信号を電源調節回路に加え、(v)前記デジタル処理コンポーネントの電源レベルが前記第2の動作周波数での使用用に調節されていることを示す前記電源調節回路からの状態信号を感知する、および(vi)前記状態信号に応答して前記クロック信号を前記第2の動作周波数に設定する、ように動作する、クロック制御回路と、
連続して直列接続された複数の遅延セルであって、前記遅延セルの各々が電源レベルの値により決定される遅延時間を有し、最初の遅延セルの入力に加えられる前記テストクロック信号のクロックエッジが前記複数の遅延セル中を次々に伝播するようにされた複数の遅延セルと
を有する装置であって、
前記電源調節回路は(a)少なくとも第1の特定の遅延セルおよび第2の特定の遅延セルの出力をモニタする、(b)前記クロックエッジが前記第1の特定の遅延セルの出力に達しかつ前記第2の特定の遅延セルの出力に達していないかどうかを識別する、および(c)前記クロックエッジが前記第1の特定の遅延セルの前記出力に達していない時または前記クロックエッジが前記第2の特定の遅延セルの前記出力に達した時に前記電源レベルを調節する制御信号を発生するように動作する前記装置。 - 請求項1に記載の装置であって、前記クロック制御回路は、さらに、前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をイネーブルするように動作する装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記クロック制御回路は、
前記第2の動作周波数を有する前記テストクロック信号を発生するように動作するクロックデバイダ回路、および
前記受信したコマンドに応答して前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をディセーブルし、前記状態信号に応答して前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をイネーブルするように動作するコントローラ
を含む装置。 - 請求項1に記載の装置であって、前記クロック制御回路は、さらに、前記クロック信号を前記テストクロック信号および前記状態信号の関数として前記第2の動作周波数に設定するように動作する装置。
- デジタル処理コンポーネントに選択的にクロック信号を加えるクロック制御回路の動作方法であって、前記クロック信号は複数の動作周波数に変更することができ、前記クロック制御回路の前記動作方法は、
第1の動作周波数を第2の動作周波数に変更するコマンドを受信するステップと、
前記コマンドに応答して、前記デジタル処理コンポーネントへのクロック信号の供給をディセーブルするステップと、
前記第2の動作周波数を有するテストクロック信号を発生するステップと、
前記テストクロック信号を、連続して直列接続された前記複数の遅延セルうちの最初の遅延セルに加えて、その結果前記最初の遅延セルの入力に加えられるテストクロック信号のクロックエッジが前記複数の遅延セル中を次々に伝播すると共に、前記遅延セルの各々が前記デジタル処理コンポーネントの電源レベルの値により決定される遅延時間を有するステップと、
少なくとも、電源調節回路において第1の特定の遅延セルおよび第2の特定の遅延セルの出力をモニタするステップと、
前記テストクロックのクロックエッジが前記第1の特定の遅延セルの出力に達しかつ前記第2の特定の遅延セルの出力に達していないかどうかを識別するステップと、
前記クロックエッジが前記第1の特定の遅延セルの前記出力に達していない時または前記クロックエッジが前記第2の特定の遅延セルの前記出力に達した時に前記電源レベルを調節する制御信号を発生するステップと、
前記デジタル処理コンポーネントの電源レベルが前記第2の動作周波数の使用用に調節されていることを示す前記電源調節回路からの状態信号を感知するステップと、
前記状態信号に応答して、前記クロック信号を前記第2の動作周波数に設定するステップと
を含む動作方法。 - 請求項5に記載の方法であって、さらに、前記デジタル処理コンポーネントへのクロック信号の供給をイネーブルするステップを含む方法。
- 請求項5に記載の方法であって、前記クロック制御回路は、
前記第2の動作周波数を有する前記テストクロック信号を発生するように動作するクロックデバイダ回路、および
前記受信したコマンドに応答して前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をディセーブルし、前記状態信号に応答して前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をイネーブルするように動作するコントローラ
を含む方法。 - 異なるクロック周波数で動作することができるデジタル処理コンポーネントと、
前記デジタル処理コンポーネントに可変電源レベルVDDを供給することができる可調節電源と、
前記VDDを調節することができる電源調節回路と、
前記デジタル処理コンポーネントに選択的にクロック信号を加えるクロック制御回路であって、前記クロック信号は複数の動作周波数に変更することができ、前記クロック制御回路は(i)第1の動作周波数を第2の動作周波数に変更するコマンドを受信する、(ii)前記コマンドに応答して、前記クロック信号の前記デジタル処理コンポーネントへの供給をディセーブルする、(iii)前記第2の動作周波数を有するテストクロック信号を発生する、(iv)前記テストクロック信号を前記電源調節回路に加える、(v)前記デジタル処理コンポーネントの電源レベルが前記第2の動作周波数での使用用に調節されていることを示す前記電源調節回路からの状態信号を感知する、および(vi)前記状態信号に応答して前記クロック信号を前記第2の動作周波数に設定する、ように動作するクロック制御回路と、
連続して直列接続された複数の遅延セルであって、前記遅延セルの各々が前記VDDの値により決定される遅延時間を有し、最初の遅延セルの入力に加えられる前記テストクロック信号のクロックエッジが前記複数の遅延セル中を次々に伝播するようにされた複数の遅延セルと
を含むデジタル回路であって、
前記電源調節回路は(a)少なくとも第1の特定の遅延セルおよび第2の特定の遅延セルの出力をモニタする、(b)前記クロックエッジが前記第1の特定の遅延セルの出力に達しかつ前記第2の特定の遅延セルの出力に達していないかどうかを識別する、および(c)前記クロックエッジが前記第1の特定の遅延セルの前記出力に達していない時または前記クロックエッジが前記第2の特定の遅延セルの前記出力に達した時に前記VDDを調節する制御信号を発生するように動作するデジタル回路。 - 請求項8に記載のデジタル回路であって、前記クロック制御回路は、さらに、前記デジタル処理コンポーネントへのクロック信号の前記供給をイネーブルするように動作するデジタル回路。
- 請求項8に記載のデジタル回路であって、前記クロック制御回路は、
前記第2の動作周波数を有する前記テストクロック信号を発生するように動作するクロックデバイダ回路、および
前記受信したコマンドに応答して前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をディセーブルし、前記状態信号に応答して前記デジタル処理コンポーネントへの前記クロック信号の前記供給をイネーブルするように動作するコントローラ
を含むデジタル回路。 - 請求項8に記載のデジタル回路であって、前記クロック制御回路は、さらに、前記テストクロック信号および前記状態信号の関数として前記クロック信号を前記第2の動作周波数に設定するように動作するデジタル回路。
- 請求項8に記載のデジタル回路であって、前記電源調節回路は、前記クロック信号の次に続くクロックエッジが前記最初の遅延セルの入力に加えられる時に、前記クロックエッジが前記第1の特定の遅延セル出力に達しかつ前記第2の特定の遅延セル出力に達していないかどうかを識別するように動作するデジタル回路。
- 請求項12に記載のデジタル回路であって、前記最初の遅延セルの入力から前記第1の特定の遅延セルの出力までの全遅延時間は、前記デジタル処理コンポーネントの最大遅延時間よりも大であるようにした前記デジタル回路。
- 請求項8に記載のデジタル回路であって、前記電源調節回路は、さらに、少なくとも第1の特定の遅延セルの直前に配置された第3の特定の遅延セルおよび第2の特定の遅延セルのすぐ後に続く第4の特定の遅延セルの出力をモニタする前記デジタル回路。
- 請求項14に記載のデジタル回路であって、
前記電源調節回路は、
前記クロックエッジが前記第3の特定の遅延セルの出力に到達していない場合、比較的大きな増分値で前記VDDを増加させ、
前記クロックエッジが前記第3の特定の遅延セルの出力に到達していてかつ前記第1の特定の遅延セルの出力に到達していない場合、比較的小さな増分値で前記VDDを増加させ、
前記クロックエッジが前記第2の特定の遅延セルの出力に到達していてかつ前記第4の特定の遅延セルの出力に到達していない場合、比較的小さな減分値で前記VDDを減少させ、
前記クロックエッジが前記第2の特定の遅延セルおよび前記第4の特定の遅延セルの出力に到達している場合、比較的大きな減分値で前記VDDを減少させるように
前記VDDを調節する制御信号を発生するように動作する前記デジタル回路。
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