JPH06124150A - Driving controller for microprocessor - Google Patents

Driving controller for microprocessor

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JPH06124150A
JPH06124150A JP4272073A JP27207392A JPH06124150A JP H06124150 A JPH06124150 A JP H06124150A JP 4272073 A JP4272073 A JP 4272073A JP 27207392 A JP27207392 A JP 27207392A JP H06124150 A JPH06124150 A JP H06124150A
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JP
Japan
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microprocessor
state
frequency
address
idle state
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Osamu Ikeda
治 池田
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Dia Semicon Systems Inc
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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Abstract

PURPOSE:To reduce an unnecessary power consumption without apparently decreasing the processing capacity and processing speed of a microprocessor at all, and to apply a power saving control to a microprocessor in which a clock frequency can not be switched like a step during an operation. CONSTITUTION:A state discriminating circuit 7 discriminates whether a microprocessor 2 is in an idle state or a non-idle state by monitoring the program executing state of the microprocessor 2. In a clock generating part 3, each time the discriminated signal is inverted, the clock frequency is gradually changed at a small change rate less than a normal value between a prescribed high frequency and a prescribed low frequency, and the microprocessor can be moved between a high speed mode and a low speed mode without generating any malfunction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばバッテリで動
作する携帯型のパーソナルコンピュータのようなマイク
ロプロセッサ利用機器に関し、特に、マイクロプロセッ
サの実質的な能力を低下させることなく消費電力を削減
するマイクロプロセッサの駆動制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microprocessor-based device such as a battery-powered portable personal computer, and more particularly to a microprocessor for reducing power consumption without deteriorating the substantial capability of the microprocessor. The present invention relates to a drive control device for a processor.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば特開平2−178818号公報に
見られるように、コンピュータシステムの各部の動作状
態に応じて、実質的な仕事を行っていない休止状態にな
っている部分への給電を停止することで、システム全体
の消費電力を減らすという技術があり、様々な形態で具
体的に実施されている。特にバッテリー駆動の可搬型パ
ーソナルコンピュータについては、小型・軽量のバッテ
リーでできるだけ長時間動作できるようにするために、
この種の節電技術が盛んに研究されている。
2. Description of the Related Art As disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-178818, depending on the operating state of each part of a computer system, power supply to a part in a dormant state in which no work is actually performed is stopped. By doing so, there is a technique of reducing the power consumption of the entire system, which is concretely implemented in various forms. Especially for battery-powered portable personal computers, in order to operate as long as possible with a small and lightweight battery,
This kind of power saving technology is being actively researched.

【0003】従来のある種のパーソナルコンピュータで
はレスト・モードとスリープ・モードと呼ぶ2種類のス
タンバイ機能を備えている。レスト・モードは、一定時
間CPUが動作しないと、自動的に動作周波数を16M
Hzから1MHzに下げる機能である。さらに一定時間
が経過すると自動的にスリープ・モードに入る。スリー
プ・モードでは電源供給が停止する。どちらのモードで
動作していても、任意のキーを押すことで通常のモード
に復帰する。スタンバイ・モードに入る時間はユーザが
任意に設定することができる。
Some conventional personal computers have two types of standby functions called a rest mode and a sleep mode. In rest mode, if the CPU is not operating for a certain period of time, the operating frequency is automatically set to 16M.
It is a function to reduce from Hz to 1 MHz. After a certain period of time, the sleep mode is automatically entered. In sleep mode, power supply is stopped. No matter which mode you are operating in, you can press any key to return to normal mode. The time to enter the standby mode can be arbitrarily set by the user.

【0004】ここで「一定時間CPUが動作しない」こ
とが節電状態(前記のスタンバイ・モード)に移行する
条件となっている。具体的には、キーボードからの入力
や通信コントローラからの入力など、CPUの仕事を起
動する外部要因が一定時間以上発生しなかった時に、節
電状態に移行するようになっている。
Here, "the CPU does not operate for a certain period of time" is a condition for shifting to the power saving state (the above-mentioned standby mode). Specifically, when an external factor such as an input from a keyboard or an input from a communication controller for starting the work of the CPU does not occur for a predetermined time or longer, the power saving state is entered.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般的なパーソナルコ
ンピュータで日本語ワードプロセッサや表計算などのア
プリケーションソフトを実行している場合、最近の高性
能なマイクロプロセッサ(CPU)の処理速度はオペレ
ータによるキーボード入力速度に比べてはるかに高速で
あり、CPUが次の仕事の起動要因を待つ状態、すなわ
ちアイドル状態が頻繁に生じているのが普通である。そ
のようなCPUのアイドル状態をとらえて前記のような
節電状態(CPUの消費電力および処理速度がともに小
さい状態)に移行することができれば、おおいに効果が
ある。この種の節電制御技術をさらに進歩させ、マイク
ロプロセッサの実質上の処理能力、処理速度を低下させ
ることなく、実動作上での不必要な電力消費を削減でき
るようにすることが強く望まれている。
When an application software such as a Japanese word processor or a spreadsheet is executed on a general personal computer, the processing speed of a recent high-performance microprocessor (CPU) is keyboard input by an operator. It is much faster than the speed, and the CPU usually waits for the next work activating factor, that is, the idle state frequently occurs. If it is possible to shift to the power saving state (state in which both the power consumption and the processing speed of the CPU are small) by catching such an idle state of the CPU, it is very effective. It is highly desirable to further advance this kind of power saving control technology so that unnecessary power consumption in actual operation can be reduced without reducing the substantial processing capacity and processing speed of the microprocessor. There is.

【0006】また、処理能力および処理速度の大きなマ
イクロプロセッサほど消費電力が大きく、したがって発
熱も大きいので、マイクロプロセッサの不必要な消費電
力を削減することは、バッテリでの使用時間を長くする
面からだけではなく、マイクロプロセッサ利用機器の熱
設計の面でも有利になり、いわゆるノート型パーソナル
コンピュータや電子手帳などの小型軽量化が容易にな
る。
Further, since a microprocessor having a large processing capacity and a high processing speed consumes a large amount of power and thus generates a large amount of heat, reducing unnecessary power consumption of the microprocessor increases the battery's usage time. Not only is this advantageous in terms of the thermal design of the microprocessor-using device, but it is easy to reduce the size and weight of so-called notebook personal computers and electronic notebooks.

【0007】この種の節電を目的としたマイクロプロセ
ッサの駆動制御装置を設計するにあたって重要なポイン
トとなるのは、アイドル状態をもれなく的確に検出する
ためのアルゴリズムと、節電制御によって絶対に誤動作
を起こさないという信頼性である。従来の装置では、な
んらかの方式によりアイドル状態を検出したときに、ク
ロック周波数を例えば16MHzから1MHzに切換え
ている。ある種のマイクロプロセッサではこのように動
作中にクロック周波数を切換えても誤動作せず、動作の
連続性が保証されるが、別のある種のマイクロプロセッ
サでは動作中にクロック周波数を切換えることができな
い。
An important point in designing a drive control device for a microprocessor for the purpose of power saving of this kind is that an algorithm for accurately and accurately detecting an idle state and a power saving control will cause a malfunction. There is no reliability. In the conventional device, when the idle state is detected by some method, the clock frequency is switched from 16 MHz to 1 MHz, for example. In some microprocessors, even if the clock frequency is switched during operation in this way, malfunction does not occur and continuity of operation is guaranteed, but in another microprocessor, the clock frequency cannot be switched during operation. .

【0008】例えば米国インテル社製のマイクロプロセ
ッサ80486DX,DX2,SXでは、動作中のクロ
ック信号の周期安定度として0.1パーセント以下の値
が要求され、クロック周期がこの規定値を超えて変動す
ると正常な動作は保証されない。したがって、この種の
マイクロプロセッサについてはアイドル状態と非アイド
ル状態とでクロック周波数を2段階に切換えるという節
電制御を適用することができなかった。
For example, in the microprocessors 80486DX, DX2, SX manufactured by Intel Corporation of the United States, a value of 0.1% or less is required as the cycle stability of the clock signal in operation, and if the clock cycle fluctuates beyond this specified value. Normal operation is not guaranteed. Therefore, it is not possible to apply the power saving control of switching the clock frequency in two stages between the idle state and the non-idle state to this type of microprocessor.

【0009】この発明は以上のような技術的課題に鑑み
なされたもので、その目的は、動作中にクロック周波数
を2段階に切換えることができないマイクロプロセッサ
についても、プログラム実行状態に応じて不必要な消費
電力を削減するという節電制御を適用することができる
ようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above technical problems. An object of the present invention is not necessary depending on the program execution state even for a microprocessor that cannot switch the clock frequency between two stages during operation. It is to be able to apply the power saving control of reducing power consumption.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明のマイクロプロ
セッサの駆動制御装置は、マイクロプロセッサによるプ
ログラム実行状態を監視して当該マイクロプロセッサが
アイドル状態になっているか否かを判定する状態監視手
段と、この状態監視手段が非アイドル状態からアイドル
状態になったと判定したときに、前記マイクロプロセッ
サに供給しているクロック信号の周波数を規定値以下の
変化率で漸次減少させて所定の低い周波数に変更するク
ロック周波数漸減手段と、前記状態監視手段がアイドル
状態から非アイドル状態になったと判定したときに、前
記マイクロプロセッサに供給しているクロック信号の周
波数を規定値以下の変化率で漸次増加させて所定の高い
周波数に変更するクロック周波数漸増手段とを備えたも
のである。
A drive control device for a microprocessor according to the present invention comprises a state monitoring means for monitoring a program execution state by the microprocessor to determine whether the microprocessor is in an idle state or not. When the state monitoring means determines that the state has changed from the non-idle state to the idle state, the frequency of the clock signal supplied to the microprocessor is gradually reduced at a rate of change below a specified value to change to a predetermined low frequency. When it is determined that the clock frequency gradually decreasing means and the state monitoring means have changed from the idle state to the non-idle state, the frequency of the clock signal supplied to the microprocessor is gradually increased at a rate of change equal to or less than a specified value to a predetermined value. And a means for gradually increasing the clock frequency for changing the frequency to a higher frequency.

【0011】[0011]

【作用】例えば0.1%以下のクロック周波数の安定度
が要求されるマイクロプロセッサであっても、クロック
周波数を0.1%づつ漸次変化させれば誤動作するおそ
れはない。所定の高い周波数を50MHz、所定の低い
周波数を16MHzとし、規定の変化率を0.1%とす
れば、約1140クロック分の時間で50MHzから1
6MHzまで変化させることができる。
Even if the microprocessor is required to have a stability of the clock frequency of 0.1% or less, there is no possibility of malfunction if the clock frequency is gradually changed by 0.1%. If the prescribed high frequency is 50 MHz, the prescribed low frequency is 16 MHz, and the prescribed rate of change is 0.1%, it takes about 1140 clocks to reach 50 MHz to 1 MHz.
It can be changed up to 6 MHz.

【0012】[0012]

【実施例】図1はこの発明の一実施例によるマイクロプ
ロセッサの駆動制御装置の概略構成を示している。この
実施例では、米国インテル社製のマイクロプロセッサ8
0486SXをCPU2として用いたノート型パーソナ
ルコンピュータシステム1を想定している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a schematic configuration of a drive control device for a microprocessor according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a microprocessor 8 manufactured by Intel Corp.
A notebook personal computer system 1 using 0486SX as the CPU 2 is assumed.

【0013】CPU2のクロック信号はクロック発生部
3から供給される。クロック発生部2は状態判定回路7
からの判定信号に従って以下に詳述するようにクロック
周波数を50MHzから16MHzの範囲で変化させ
る。コンピュータシステム1のシステムバス6には状態
判定回路7とアドレス監視回路8とアドレス検出回路9
が接続され、これらによってCPU2のプログラム実行
状態が監視され、CPU2がアイドル状態になっている
か否かを示す判定信号をクロック発生部3に向けて出力
する。
The clock signal of the CPU 2 is supplied from the clock generator 3. The clock generator 2 has a state determination circuit 7
The clock frequency is changed in the range of 50 MHz to 16 MHz as described in detail below in accordance with the determination signal from. The system bus 6 of the computer system 1 includes a state determination circuit 7, an address monitoring circuit 8 and an address detection circuit 9.
Are connected to monitor the program execution state of the CPU 2 and output a determination signal indicating whether the CPU 2 is in the idle state to the clock generation unit 3.

【0014】アドレス監視回路8は状態判定回路7から
の制御信号によってアドレス記憶モードとアドレス比較
モードのいずれかで動作する。アドレス記憶モードで
は、最初に記憶内容をクリアし、その後CPU2がアク
セスしたアドレスを適宜なアドレス分解能で記憶する
(CPU2があるアドレスをアクセスすると、回路8に
おける該当の記憶セルに“1”がセットされる)。この
アドレス記憶モードで記憶したアドレス群のことを以下
では学習アドレスと称する。また、アドレス監視回路8
がアドレス比較モードで動作すると、CPU2がアクセ
スするアドレスと前述の学習アドレスとが順次比較さ
れ、学習アドレス以外のアドレスが新たにアクセスされ
たとき、アドレス監視回路8から不一致信号が状態判定
回路7に向けて出力される。
The address monitor circuit 8 operates in either the address storage mode or the address comparison mode in response to the control signal from the state determination circuit 7. In the address storage mode, the stored contents are first cleared, and then the address accessed by the CPU 2 is stored at an appropriate address resolution (when the CPU 2 accesses an address, "1" is set to the corresponding storage cell in the circuit 8. ). The address group stored in this address storage mode will be referred to as a learning address below. Also, the address monitoring circuit 8
Operates in the address comparison mode, the address accessed by the CPU 2 is sequentially compared with the learning address described above, and when an address other than the learning address is newly accessed, the address monitoring circuit 8 outputs a mismatch signal to the state determination circuit 7. Will be output.

【0015】また、この実施例のシステム1はオペレー
ティングシステムとしてMS−DOSを備えたものとす
る。80486SXのローパワーで動作するMS−DO
Sアプリケーションプログラムは、特定のアドレスに割
り当てられている割り込みベクターテーブルを利用して
処理を行う。この割り込みベクターテーブル中には、キ
ーボード入力に応答して入力データを取り込むためのソ
フトウェア割り込み機能や、キーボード入力の有無をチ
ェックするためのソフトウェア割り込み機能などが設定
されている。図1のアドレス検出回路9は、前記割り込
みベクターテーブル中の前記の2つのソフトウェア割り
込みベクターがアクセスされたことを個別に検出する回
路であり、その検出信号は以下のように状態判定回路7
よって制御に利用される。
The system 1 of this embodiment is provided with MS-DOS as an operating system. MS-DO operating at low power of 80486SX
The S application program performs processing using the interrupt vector table assigned to a specific address. In this interrupt vector table, a software interrupt function for fetching input data in response to a keyboard input, a software interrupt function for checking the presence / absence of keyboard input, and the like are set. The address detection circuit 9 of FIG. 1 is a circuit for individually detecting that the two software interrupt vectors in the interrupt vector table have been accessed, and the detection signal thereof is as follows.
Therefore, it is used for control.

【0016】状態判定回路7によるCPU2のプログラ
ム実行状態の監視と節電制御の処理手順を図3のフロー
チャートに示している。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of monitoring the program execution state of the CPU 2 and the power saving control by the state determination circuit 7.

【0017】図3に示すように、最初のステップ100
では初期設定として判定信号を非アイドル状態を示すH
レベルにセットする(なお後述するように、非アイドル
の定常状態ではクロック発生部3から50MHzのクロ
ック信号が出力され、CPU2は高速モードで動作す
る)。そしてステップ101では学習時間Txを下限値
100μsecに設定する。次のステップ102ではア
ドレス監視回路8をクリアした後、学習時間Txだけア
ドレス記憶モードで動作させる。これにより時間Tx内
にCPUがアクセスしたアドレスブロックがアドレス監
視回路8に記憶される(これが学習アドレスである)。
As shown in FIG. 3, a first step 100
Then, as the initial setting, the determination signal is H, which indicates a non-idle state.
The level is set to a level (as will be described later, in the non-idle steady state, the clock signal of 50 MHz is output from the clock generator 3 and the CPU 2 operates in the high speed mode). Then, in step 101, the learning time Tx is set to the lower limit value 100 μsec. In the next step 102, after the address monitoring circuit 8 is cleared, it is operated in the address storage mode for the learning time Tx. As a result, the address block accessed by the CPU within the time Tx is stored in the address monitoring circuit 8 (this is the learning address).

【0018】次のステップ103では、学習時間Txに
応じて設定される監視時間Ty(Txより適宜に大きい
値)のタイマをスタートし、アドレス監視回路8をアド
レス比較モードで動作させる。そして前記Tyタイマに
より、時間Ty内にCPUが前記学習アドレス以外をア
クセスするか否かを監視する(ステップ103、10
4)。時間Ty内に学習アドレス以外がアドレスされる
と、その時点でステップ104→105と進み、学習時
間Txに100μsecを加えた値を新たな学習時間T
xとし、ステップ106で学習時間Txが上限値10m
secを超えているか否かをチェックする。Txが10
msec以内であればステップ102に戻って学習処理
を実行し、Txが100msecを超えていればステッ
プ101に戻ってTxを下限値100μsecにしてか
らステップ102に進む。
In the next step 103, the timer for the monitoring time Ty (which is a value appropriately larger than Tx) set according to the learning time Tx is started, and the address monitoring circuit 8 is operated in the address comparison mode. Then, the Ty timer monitors whether or not the CPU accesses other than the learning address within the time Ty (steps 103, 10).
4). When the address other than the learning address is addressed within the time Ty, the process proceeds from step 104 to step 105 at that time, and the value obtained by adding 100 μsec to the learning time Tx is added to the new learning time T.
x, and the learning time Tx is the upper limit value of 10 m in step 106.
Check whether it exceeds sec. Tx is 10
If it is within msec, the process returns to step 102 to execute the learning process. If Tx exceeds 100 msec, the process returns to step 101 to set Tx to the lower limit value of 100 μsec and then proceeds to step 102.

【0019】以上のステップ100〜106では、学習
時間Txと監視時間Tyを下限値から上限値に向けて漸
増させながら、ステップ102の学習処理と、ステップ
103、104、105の監視処理を繰り返し、「時間
Ty内に学習アドレス以外がアクセスされない」という
反復アクセス状態を検出していることになる。
In steps 100 to 106, the learning process of step 102 and the monitoring processes of steps 103, 104 and 105 are repeated while gradually increasing the learning time Tx and the monitoring time Ty from the lower limit value to the upper limit value. This means that the repetitive access state that "other than the learning address is not accessed within the time Ty" is detected.

【0020】「時間Ty内に学習アドレス以外がアクセ
スされない」という反復アクセス状態が検出されると、
ステップ104から107に進み、CPU2のプログラ
ム実行状態が以下の除外条件に当てはまるかどうかを判
定し、当てはまらなければステップ108に進み、判定
信号をアイドル状態を示すLレベルに反転させる。その
後ステップ109で、CPU2が前記の反復アクセス状
態から脱出したか否かを監視し続け、反復アクセス状態
から脱出した場合に最初のステップ100に戻り、判定
信号をHレベル(非アイドル状態を示す)に反転させ、
以上述べた処理を再び行う。なお後述するように、アイ
ドルの定常状態ではクロック発生部3から16MHzの
クロック信号が出力され、CPU2は低速モードで動作
する。
When a repetitive access state is detected in which "only the learning address is not accessed within the time Ty",
Proceeding from step 104 to step 107, it is determined whether the program execution state of the CPU 2 meets the following exclusion conditions. If not, the process proceeds to step 108 and the determination signal is inverted to the L level indicating the idle state. After that, in step 109, the CPU 2 continues to monitor whether or not the repeat access state is exited. If the repeat access state is exited, the process returns to the first step 100 and the determination signal is set to the H level (indicating a non-idle state). Flip to
The processing described above is performed again. As will be described later, in the idle steady state, a 16 MHz clock signal is output from the clock generator 3, and the CPU 2 operates in the low speed mode.

【0021】ところでステップ107での除外条件と
は、キーボード入力取り込みのためのソフトウェア割
り込みベクターのアドレスが直前の一定時間内にアクセ
スされた場合、キーボード入力をチェックするための
ソフトウェア割り込みベクターのアドレスが過去一定時
間以上アクセスされていない場合、ビデオメモリ空間
として割り当てられているアドレスがアクセスされてい
る場合である。
By the way, the exclusion condition in step 107 is that the address of the software interrupt vector for checking the keyboard input is past when the address of the software interrupt vector for fetching the keyboard input is accessed within a predetermined time immediately before. The case where it is not accessed for a certain time or more is the case where the address allocated as the video memory space is accessed.

【0022】またステップ109では、具体的に次のよ
うにして反復アクセス状態の脱出を検出する。アドレス
監視回路8を比較モードで動作させ、ステップ102の
実行によって記憶された学習アドレス以外がアクセスさ
れるか否かを監視し続ける。学習アドレス以外がアクセ
スされれば反復アクセス状態から脱出したと判定する。
また学習アドレス以外がアクセスされなくても、キーボ
ード入力の読み込みのためのソフトウェア割り込みベク
ターのアドレスがアクセスされた場合も、ただちに反復
アクセス状態から脱出したと判定する。
In step 109, the escape of the repeated access state is specifically detected as follows. The address monitoring circuit 8 is operated in the comparison mode and continues to monitor whether or not a learning address other than the learned address stored by the execution of step 102 is accessed. If an address other than the learning address is accessed, it is determined that the repeated access state has been exited.
Also, even if the addresses other than the learning address are not accessed, even if the address of the software interrupt vector for reading the keyboard input is accessed, it is immediately determined that the repeated access state is exited.

【0023】このようにして、CPU2が約20mse
c以下の時間範囲内であるアドレス群のみを反復してア
クセスしている状態を検出し、そのような反復アクセス
状態を検出している期間中は(前述の除外条件成立の場
合は除く)CPU2を低速モードで動作させる。
In this way, the CPU 2 has a capacity of about 20 mse.
The CPU 2 detects the state of repeatedly accessing only the address group within the time range of c or less, and the CPU 2 during the period of detecting such a repeated access state (except when the above exclusion condition is satisfied). Operate in low speed mode.

【0024】以上がこの実施例における状態監視手段の
構成と動作であるが、以下ではこれの効果について詳述
する。
The configuration and operation of the state monitoring means in this embodiment have been described above. The effects of this will be described in detail below.

【0025】前述した従来の技術では「CPUの仕事を
起動する要因が一定時間以上発生しない」ことをもって
CPUがアイドル状態にあると判定して節電モード(低
速モード)に移行するようになっている。この従来技術
を一般的なパーソナルコンピュータに適用する場合は、
前記の「一定時間」を数十秒以上に設定する必要があ
り、充分な節電効果が得られないという問題がある。例
えばワードプロセッサのソフトウェアを使用している状
態を想定する。オペレータが文章を考えながらキー入力
する場合、キー入力速度よりもCPUの処理速度の方が
圧倒的に速い場合が多く、あるキー入力から次のキー入
力までの間に数十ミリ秒から数秒程度の実質休止状態を
生じる機会が非常に多い。だからといって前述の従来の
節電制御方法における「一定時間」を例えば1秒〜数秒
程度に設定したのでは、少し時間のかかる文書の移動や
辞書ファイルの整理などの仕事を行っている最中に節電
状態に移行してしまう。そこで充分な安全度を見込んで
「一定時間」を充分に長くして数十秒〜数分間に設定す
る必要がある。そうすると頻繁に発生している短時間の
実質休止状態に対しては節電機能が働かず、充分な節電
効果は得られない。
In the above-mentioned conventional technique, it is determined that the CPU is in the idle state because "the factor for starting the work of the CPU does not occur for a certain period of time", and the mode is shifted to the power saving mode (low speed mode). . When applying this conventional technology to a general personal computer,
It is necessary to set the above "certain time" to several tens of seconds or more, and there is a problem that a sufficient power saving effect cannot be obtained. For example, assume that a word processor software is being used. When the operator inputs a key while thinking about sentences, the processing speed of the CPU is often overwhelmingly faster than the key input speed, and several tens of milliseconds to several seconds are required between one key input and the next key input. There are so many opportunities to cause a real hibernation of. However, if the "constant time" in the conventional power saving control method described above is set to, for example, 1 second to several seconds, the power saving state can be achieved while doing work such as moving documents and organizing dictionary files that take a little time. Will move to. Therefore, in consideration of sufficient safety, it is necessary to set the "constant time" to be sufficiently long and set to several tens of seconds to several minutes. Then, the power saving function does not work for the frequently occurring short-term real dormant state, and a sufficient power saving effect cannot be obtained.

【0026】以上のような従来技術と比較した場合、本
実施例の状態監視手段は次のような作用効果を有する。
When compared with the prior art as described above, the state monitoring means of this embodiment has the following operational effects.

【0027】CPUがループ性のプログラムを反復して
実行している場合、そのループを構成する命令群の格納
されているアドレスは、ほとんどの命令において固有の
ものである。従ってループ性プログラムを実行している
状態では、CPUはある限られたアドレス群のみを反復
してアクセスすることになる。その反復周期をTとする
と、前記反復アクセス検出手段において少なくとも(2
×T+α)時間だけCPUのアクセスアドレスの遷移状
況を監視することで、前記の反復アクセス状態を検出す
ることができる。
When the CPU repeatedly executes a loop-type program, the address at which the instruction group forming the loop is stored is unique to most instructions. Therefore, when the loop program is being executed, the CPU repeatedly accesses only a certain limited address group. Assuming that the repetition period is T, at least (2
The repeated access state can be detected by monitoring the transition status of the access address of the CPU for a time of × T + α).

【0028】システムがキーボードからの入力を待って
いるようなアイドル状態では、CPUは非常に短い周期
の反復アクセス状態になっている。そこで適宜に設定し
た時間範囲内で反復アクセス状態が検出されたとき、C
PUの動作モードを高速モードから低速モードに切換え
る。また何らかの有効な仕事が起動されると、CPUは
前記の反復アクセス状態から抜け出して非アイドル状態
となるが、そのとき動作モードを高速モードに戻す。こ
うすることでシステムのオペレーションに全く支障を与
えずに、ごく短時間の節電期間を頻繁に作り出すことが
できるのである。
In an idle state where the system is waiting for keyboard input, the CPU is in a very short cycle, repetitive access state. Therefore, when the repeated access state is detected within the time range set appropriately, C
The operation mode of the PU is switched from the high speed mode to the low speed mode. When some valid work is activated, the CPU exits the repeated access state and enters the non-idle state, at which time the operation mode is returned to the high speed mode. By doing so, a very short power saving period can be frequently created without any hindrance to the operation of the system.

【0029】次に、前記クロック周波数漸減手段と漸増
手段を含んだクロック発生部3の構成と動作を図2の波
形図を参照しながら詳細に説明する。
Next, the structure and operation of the clock generator 3 including the clock frequency gradually decreasing means and the gradually increasing means will be described in detail with reference to the waveform diagram of FIG.

【0030】図1の実施例のクロック発生部3は、状態
判定回路7から出力される判定信号を緩衝し適宜に増幅
するバッファ31と、バッファ31を経た判定信号を積
分する積分器32と、その積分出力を所定の上限値と下
限値の範囲に制限するリミッタ33と、このリミッタ3
3の出力を制御電圧とする電圧制御型可変周波数発振器
(VCO)34とからなり、VCO34の発振出力がC
PU2のクロック信号となる。
The clock generator 3 of the embodiment shown in FIG. 1 buffers the determination signal output from the state determination circuit 7 and appropriately amplifies it, and an integrator 32 that integrates the determination signal passed through the buffer 31. A limiter 33 for limiting the integrated output within a range of predetermined upper limit value and lower limit value, and this limiter 3
3 is a voltage-controlled variable frequency oscillator (VCO) 34 that uses the output of 3 as a control voltage, and the oscillation output of the VCO 34 is C
It becomes the clock signal of PU2.

【0031】図2に示すように、バッファ31の出力が
Lレベル(アイドル状態)からHレベル(非アイドル状
態)に変化すると、積分器32の出力はその積分時定数
に応じた特性で徐々に増加し、反対にHレベルからLレ
ベルに変化すると、積分出力は徐々に低下する。リミッ
タ33に設定された上限値はVCO34の出力周波数を
50MHzにする制御電圧に等しく、また下限値はVC
O34の出力周波数を16MHzにする制御電圧に等し
い。積分器32の出力はこの上限値と下限値の範囲を超
えて変化するが、リミッタ33の出力は判定信号がLレ
ベルからHレベルに反転したのを受けて下限値から上限
値まで漸次増加し、また判定信号がHレベルからLレベ
ルに反転したのを受けて上限値から下限値まで漸次減少
する。そして、その漸増・漸減の変化率は積分器32の
積分特性で決まるが、リミッタ33の変化する出力電圧
を受けて変化するVCO34の周波数の変化率が0.1
%(CPU2に定められたクロック周波数の安定度)を
超えないように、積分特性を設定している。
As shown in FIG. 2, when the output of the buffer 31 changes from the L level (idle state) to the H level (non-idle state), the output of the integrator 32 gradually has a characteristic according to its integration time constant. When it increases and conversely changes from H level to L level, the integrated output gradually decreases. The upper limit value set in the limiter 33 is equal to the control voltage for setting the output frequency of the VCO 34 to 50 MHz, and the lower limit value is VC.
It is equal to the control voltage that brings the output frequency of O34 to 16 MHz. The output of the integrator 32 changes beyond the range of the upper limit value and the lower limit value, but the output of the limiter 33 gradually increases from the lower limit value to the upper limit value in response to the decision signal being inverted from the L level to the H level. Also, in response to the decision signal being inverted from the H level to the L level, it gradually decreases from the upper limit value to the lower limit value. The rate of change of the gradual increase / decrease is determined by the integration characteristic of the integrator 32, but the rate of change of the frequency of the VCO 34 that changes in response to the changing output voltage of the limiter 33 is 0.1.
% (The stability of the clock frequency set in the CPU 2) is not exceeded, the integral characteristic is set.

【0032】したがって、判定信号がHレベルからLレ
ベルに反転したときに、クロック周波数が50MHzか
ら16MHzにステップ的に変化するのではなく、周波
数変化率が0.1%を超えない範囲で徐々に変化し、C
PU2が高速モードから低速モードにある程度緩やかに
移行し、誤動作は生じない。低速モードから高速モード
に移行する際のクロック周波数の変化も同様に徐々にな
され、誤動作は生じない。
Therefore, when the determination signal is inverted from the H level to the L level, the clock frequency does not change stepwise from 50 MHz to 16 MHz, but gradually within the range where the frequency change rate does not exceed 0.1%. Change, C
The PU 2 shifts from the high speed mode to the low speed mode to some extent, and no malfunction occurs. Similarly, the change of the clock frequency at the time of shifting from the low speed mode to the high speed mode is gradually made, and no malfunction occurs.

【0033】図4は前記クロック発生部の他の実施例を
示している。この実施例では、50MHzの基準発振器
41と16MHzの基準発振器41を設け、判定信号が
Hレベルのときは切換回路43を介して50MHzの基
準信号を周波数−電圧(FV)変換器44に入力し、判
定信号がLレベルのときは16MHzの基準信号をFV
変換器44に入力する。また、CPUのクロック信号を
発生するVCO46の出力は前記FV変換器44と同じ
特性のFV変換器47に入力し、両FV変換器44と4
7の電圧出力を比較器45で比較する。
FIG. 4 shows another embodiment of the clock generator. In this embodiment, a 50 MHz reference oscillator 41 and a 16 MHz reference oscillator 41 are provided, and when the determination signal is at the H level, the 50 MHz reference signal is input to the frequency-voltage (FV) converter 44 via the switching circuit 43. , When the judgment signal is L level, the reference signal of 16MHz is FV
Input to the converter 44. Further, the output of the VCO 46 that generates the clock signal of the CPU is input to the FV converter 47 having the same characteristics as the FV converter 44, and both FV converters 44 and 4 are supplied.
The voltage output of 7 is compared by the comparator 45.

【0034】また、判定信号の変化点が立上り検出器4
8および立下り検出器49でそれぞれ検出される。VC
O46の制御電圧を発生する回路50に対し、立上り検
出器48の検出信号が制御電圧アップ指令となり、立下
り検出器49の検出信号が制御電圧ダウン指令となり、
前記比較器45の一致信号が制御電圧ホールド指令とな
る。
Further, the change point of the determination signal is the rising detector 4
8 and the trailing edge detector 49, respectively. VC
For the circuit 50 that generates the control voltage of O46, the detection signal of the rising detector 48 becomes the control voltage up command, and the detection signal of the falling detector 49 becomes the control voltage down command,
The coincidence signal of the comparator 45 becomes the control voltage hold command.

【0035】判定信号がLレベルになっているアイドル
定常状態ではVCO46は16MHzで発振している。
判定信号がHレベルに反転すると、立上り検出信号が生
じ、制御電圧発生回路50は出力電圧を規定の変化率以
下で徐々に増加させる。これによりVCO46からのク
ロック周波数が規定の変化率以下で徐々に高くなる。こ
のときのクロック周波数と発振器41からの50MHz
の基準信号とがFV変換器44と47および比較器45
を介して比較されており、比較器45から一致信号が出
力された時点で制御電圧発生回路50の出力電圧がホー
ルドされ、VCO46の発振周波数が50MHzに安定
化される。これでCPUは高速モードで動作する。また
判定信号がLレベルになると、立下り検出信号が生じ、
VCO46の制御電圧が徐々に低下しはじめ、クロック
周波数が規定の変化率以下で低下する。このクロック周
波数と発振器42からの16MHzの基準信号とが前述
のように比較され、比較器45から一致信号が出力され
た時点で制御電圧がホールドされ、クロック周波数は1
6MHzに安定化される。
In the idle steady state in which the determination signal is L level, the VCO 46 oscillates at 16 MHz.
When the determination signal is inverted to the H level, a rising detection signal is generated, and the control voltage generation circuit 50 gradually increases the output voltage at a prescribed change rate or less. As a result, the clock frequency from the VCO 46 is gradually increased below the specified rate of change. Clock frequency at this time and 50 MHz from oscillator 41
Of the reference signal of the FV converters 44 and 47 and the comparator 45.
The output voltage of the control voltage generation circuit 50 is held at the time when the coincidence signal is output from the comparator 45, and the oscillation frequency of the VCO 46 is stabilized at 50 MHz. The CPU is now operating in high speed mode. When the determination signal becomes L level, a fall detection signal is generated,
The control voltage of the VCO 46 begins to drop gradually, and the clock frequency drops below a prescribed rate of change. This clock frequency is compared with the 16 MHz reference signal from the oscillator 42 as described above, the control voltage is held when the coincidence signal is output from the comparator 45, and the clock frequency is 1
Stabilized to 6 MHz.

【0036】以上クロック発生部の2つの構成例を説明
したが、この発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、例えばPLL(位相ロックループ)回路を用いた
フィードバック制御式の回路など、この発明のクロック
周波数漸増・漸減手段をさまざまな回路で具体化するこ
とができる。なお、図1のようなオープンループ式のク
ロック発生部の場合は、温度上昇によりクロック周波数
が適宜に低下するような温度特性の回路とする方が、実
使用上の安定動作を保証することができる。
Although two configuration examples of the clock generation unit have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and for example, a feedback control type circuit using a PLL (phase locked loop) circuit, etc. The clock frequency gradual increase / decrease means of the invention can be embodied in various circuits. In the case of the open-loop type clock generation unit as shown in FIG. 1, it is possible to ensure stable operation in actual use by using a circuit having a temperature characteristic such that the clock frequency appropriately decreases due to temperature rise. it can.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、動作中のク
ロック周波数に例えば0.1%程度の高度な安定度を要
求され、クロック周波数をステップ的に切換えることが
できないマイクロプロセッサであっても、この発明の駆
動制御装置のように、クロック周波数を規定の変化率以
下で徐々に変更することで、マイクロプロセッサの処理
の連続性を保ちながら誤動作することなく高速モードと
低速モードのモード移行を行うことができる。したがっ
て、この種のマイクロプロセッサを用いたシステムで
も、プログラム実行状態に応じて不必要な消費電力を削
減するという節電制御を適用することができる。
As described in detail above, even in the case where the clock frequency during operation is required to have a high degree of stability of, for example, about 0.1%, and the clock frequency cannot be switched stepwise. As in the drive control device of the present invention, by gradually changing the clock frequency at a prescribed rate of change or less, the mode transition between the high speed mode and the low speed mode can be performed without malfunctioning while maintaining the continuity of the processing of the microprocessor. It can be carried out. Therefore, even in a system using this kind of microprocessor, it is possible to apply the power saving control for reducing unnecessary power consumption according to the program execution state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例によるマイクロプロセッサ
の駆動制御装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drive control device for a microprocessor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上実施例におけるクロック発生部の動作を示
す波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the clock generation unit in the above embodiment.

【図3】図1における状態判定回路の処理手順を示すフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a state determination circuit in FIG.

【図4】クロック発生部の他の実施例を示す概略構成図
である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of a clock generation unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 CPU 3 クロック発生部 7 状態判定回路 8 アドレス監視回路 31 バッファ 32 積分回路 33 リミッタ 34 電圧制御型可変周波数発振器 2 CPU 3 Clock Generator 7 State Judgment Circuit 8 Address Monitoring Circuit 31 Buffer 32 Integration Circuit 33 Limiter 34 Voltage Controlled Variable Frequency Oscillator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロプロセッサによるプログラム実
行状態を監視して当該マイクロプロセッサがアイドル状
態になっているか否かを判定する状態監視手段と、この
状態監視手段が非アイドル状態からアイドル状態になっ
たと判定したときに、前記マイクロプロセッサに供給し
ているクロック信号の周波数を規定値以下の変化率で漸
次減少させて所定の低い周波数に変更するクロック周波
数漸減手段と、前記状態監視手段がアイドル状態から非
アイドル状態になったと判定したときに、前記マイクロ
プロセッサに供給しているクロック信号の周波数を規定
値以下の変化率で漸次増加させて所定の高い周波数に変
更するクロック周波数漸増手段とを備えたことを特徴と
するマイクロプロセッサの駆動制御装置。
1. A state monitoring means for monitoring a program execution state by a microprocessor to determine whether or not the microprocessor is in an idle state, and determining that the state monitoring means has changed from a non-idle state to an idle state. In this case, the frequency of the clock signal supplied to the microprocessor is gradually reduced at a rate of change equal to or less than a specified value to change the frequency to a predetermined low frequency, and the state monitoring means changes from an idle state to a non-operating state. And a clock frequency increasing means for gradually increasing the frequency of the clock signal supplied to the microprocessor at a rate of change below a specified value to change the frequency to a predetermined high frequency when the idle state is determined. And a drive control device for the microprocessor.
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