JPH0628015B2 - クロツク切換回路 - Google Patents

クロツク切換回路

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JPH0628015B2
JPH0628015B2 JP62028514A JP2851487A JPH0628015B2 JP H0628015 B2 JPH0628015 B2 JP H0628015B2 JP 62028514 A JP62028514 A JP 62028514A JP 2851487 A JP2851487 A JP 2851487A JP H0628015 B2 JPH0628015 B2 JP H0628015B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、周波数の異なる複数のクロックで動作するマ
イクロコンピュータ等で用いられるクロック切換回路に
関する。
〔従来の技術〕
クロック切換回路の必要性は速度の異なる複数のモード
で動作できるようにマイクロコンピュータを設計してお
き、アプリケーションに応じてこれらのモードを選択的
に使いわけることによって高速処理,低消費電力処理を
実現するためであり、とくに低電圧時においては、低速
動作が必要不可欠になっている。このため、マイクロコ
ンピュータは高速発振回路と低速発振回路とを有してい
る。
第4図は、従来使用されている複数のCPUクロックを
選択する場合のCPUクロック切換回路の一例である。
高速発振回路10と低速発振回路11は第1の選択回路
14に接続され、ここで選択された方が第1の分周回路
12および第2の選択回路13に入力される。第2の選
択回路13は中央処理装置15からの指令によってセッ
トされる第1の選択フラグ16の状態に応じて第1の選
択回路14の出力と第1の分周回路12の出力とのいず
れか一方を第2の分周回路18に入力する。第2の分周
回路18の出力がCPUクロックとして中央処理装置
(CPU)15に印加される。第1の選択回路14はC
PU15の指令によってセットされる第2の選択フラグ
17の状態によって選択条件を決定する。
高速発振回路10は、高速動作を実現するための高周波
数発振回路であり、高周波クロック30(以下、高周波
をFXとする)を出力する。ここでは4MHz発振子を
接続している。低速発振回路11は、低速動作を実現す
るための低周波発振回路で、低周波数クロック31(以
下、低周波をFXTとする)を出力する。ここでは32
kHz発振子を接続している。
中央処理装置15は、第2の分周回路18からのCPU
クロックに同期してマイクロコンピュータ全体の処理動
作を制御する。中央処理装置15は第1の選択フラグ1
6および第2の選択フラブ17に0もしくは1のいずれ
かを書く命令を実行することによってクロック切換回路
を制御する。高周波クロック30と低周波クロック31
とを入力する第1の選択回路14は、第2の選択フラグ
17が0のときは高周波クロック30を、1の時は低周
波クロック31を選択するマルチプレクサである。第1
の分周回路12は、選択されたクロックをn分周する分
周回路で、例えば4ビットのクロック分周回路であり、
その出力クロックの周波数は、FX/24Hz又はFXT/
24Hzとなる。第2の選択回路13は、第1の選択回路1
4の出力クロックと第1の分周回路12の出力クロック
を入力とし、第1の選択フラグ16が0の時第2の選択
回路14の出力クロックを、1の時第1の分周回路12
の出力クロックを選択する。第2の分周回路18は、入
力クロックをn分周するクロック分周回路で、例えば2
ビットのクロック分周回路であり、これによってCPU
クロック32を作り出す。以上の構成により、CPUクロ
ック周波数として、FX/22,FX/26,FXT/22
FXT/26Hzの4種類を割り当てることができる。
次に、従来例におけるCPUクロック選択動作、及び、
動作電圧とCPUクロック周波数との関係を第1表に基
づいて説明する。第1表は、従来例におけるCPUクロ
ック切り換え回路のCPUクロック選択条件を示す。
先ず、CPUクロック選択動作について述べる。
CPUクロックは、第1の選択フラグ16及び、第2の
選択フラグ17の値により選択される。すなわち、第1
の選択フラグ16が“0”で、第2の選択フラグ17が
“0”の場合、CPUクロックとしてFX/22Hzが選択
され、動作スピードは最も速い1μSとなる。第1の選
択フラグ16が“0”で、第2の選択フラブ17が
“1”の場合、CPUクロックとしてFXT/22Hzが選
択され、動作スピードは122μSとなり、第1の選択
フラグ16が“1”で、第2の選択フラグ17が“0”の
場合、CPUクロックとしてFX/26Hzが選択され、動
作スピードは16μSとなり、第1の選択フラグ16が
“1”で、第2の選択フラグ17が“1”の場合、CP
UクロックとしてFXT/26Hzが選択され、動作スピー
ドは1952μSとなる。
次に、動作電圧とCPUクロックの関係を述べる。CP
Uクロック周波数としてFX/22Hzを選択し、1μSの
スピードで動作させる時には5Vの動作電圧が必要であ
る。一方、CPUクロック周波数としてFX/26Hzを選
択し、16μSのスピードで動作させる時には3V、C
PUクロック周波数としてFXT/22Hzを選択し、122
μSのスピード動作させる時には2.5Vでよい。
このように、低速モードでは動作電圧を下げて低消費電
力化を計り、高速モードでは動作スピードを上げて高速
処理を可能とすることができる。
次に、CPUクロック切り換え動作について第5図に基
づいて説明する。第5図は、従来例におけるCPUクロ
ック切り換えに伴う動作スピードの状態遷移図である。
低消費電力を実現するために、動作電圧を下げ、CPU
クロックを高周波数発振回路の出力クロックから低周波
数発振回路の出力クロックに切り換える、つまり、動作
スピードを1μS又は16μSから122μSに切り換
える場合は、以下の様に行う。
第1に、1μSから122μSに切り換える時は、第2
の選択フラグ17を“1”にセットする。
第2に、16μSから122μSに切り換える時は、2
つの方法があり、第2の選択フラグ17を“1”にセッ
トして動作スピードを一旦1952μSに落とし、次に第1
の選択フラグ16を“0”にクリアして122μSに設
定するか、又は、第1の選択フラグ16を“1”にセッ
トして動作スピードを一旦1μSに上げ、次に第2の選
択フラグ17を“1”にセットして122μSに設定す
る方法がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上述した従来のCPUクロック切換回路は、2
つの発振回路のうち、どちらか一方の発振回路を選択
し、その後、選択したクロックを分周してCPUクロッ
クを得る構成となっているため、動作スピードを16μ
Sから122μSに切り換える場合、次のような欠点が
ある。
動作スピードを16μSから122μSに切り換えるに
は前述した2通りの方法があるが、前者の場合、3V,
16μSのモードで動作時は、第2の選択フラグ17を
“1”にセットした時点で、CPUクロックは一時的に
FXT/26Hzとなり動作スピードは1952μSとなる。こ
の結果、中央処理装置15がダイナミック回路で構成さ
れている場合は、記憶データの保持のための再書込み
(リフレッシュ)間隔が長くなり確実なデータ保持が困
難になるため中央処理装置15が正常動作を行えない場
合がある。一方、後者の場合、第1の選択フラグ16を
“0”にクリアした時点で、CPUクロックはFX/22
Hzとなり動作スピードが1μSとなる。しかし、動作
電圧が3Vであるため1μSという高速で中央処理装置
15を正常に動作させることができないので、かかる切
換えは禁止されている。仮に、後者の切換えを行なうと
すれば、動作電圧を一旦5Vに上げてから第1の選択フ
ラグを“0”にクリアして1μSに上げ、その後第2の
選択フラグ17を“1”にセットして122μSのCP
Uクロックを作ってから低電圧(2.5V)に切り換える
という非常に煩わしい作業が必要となる。
本発明は高速・低速・超低速モードで動作するマイクロ
コンピュータにおいて、低速モードから超低速モードへ
の切換を1ステップで実行できるクロック切換回路を提
供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のクロック切換回路は、高周波数クロックを発生
する第1の発振回路と、低周波数クロックを発生する第
2の発振回路と、前記第1の発振回路の出力クロックを
分周する分周回路と、前記第1の発振回路の出力クロッ
クと前記分周回路の出力クロックとのいずれか1出力を
選択する第1の選択回路と、前記第2の発振回路の出力
クロックと前記第1の選択回路の出力との一方を選択す
る第2の選択回路とを有し、該第2の選択回路の出力を
用いて動作クロックを作成することを特徴とするもので
ある。
〔第1の実施例〕 次に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は、本発明をCPUクロック切換回路に適用した
例のブロック図である。
CPUクロック切換回路は、第1の高周波発振回路1
0、第2の低周波発振回路11、第1の分周回路12、
第1の選択回路14、第2の選択回路13、中央処理装
置15、第1の選択フラグ16、第2の選択フラグ17、
第2の分周回路18で構成される。このうち、第1の発
振回路10(4MHz)、第2の発振回路11(32kH
z)、中央処理装置15、第1の選択フラグ16、第2
の選択フラグ17は、従来例で示したものと同一である
ので、説明は省略する。
第1の分周回路12は、入力クロックをn分周するクロ
ック分周回路である。本実施例においては高周波クロッ
ク30を2分周する4ビットのクロック分周回路で、出
力クロック周波数は、FX/24Hzである。第2の選択回
路13は、高周波クロック30と第1の分周回路12の
分周クロックとを入力とし、第1の選択フラグ16が0
の時高周波クロック30を、第1の選択フラグ16が1
の時分周クロックを選択する。第1の選択回路14は、
第1の選択回路13の出力クロックと低周波クロック3
1とを入力とし、第2の選択フラグ17が0の時第1の
選択回路13の出力クロックを、第2の選択フラグ17
が1の時低周波クロック31を選択する。第2の分周回
路18は、入力クロックをn分周するクロック分周回路
である。本実施例においては、第2の選択回路14の出
力クロックを22分周する2ビットクロック分周回路で
あり、この出力がCPUクロック32となる。CPUク
ロック32の周波数としては、FX/22,FX/26,F
XT/22Hzの3種類が割り当てられる。
次に、CPUクロック選択動作、及び、動作電圧とCP
Uクロック周波数との関係を第2表に基づいて説明す
る。第2表は、本実施例におけるCPUクロック切り換
え回路のCPUクロック選択条件を示す。
尚、動作電圧とCPUクロック周波数の関係は従来例で
述べたものと同様であるので詳細な説明は省略する。
CPUクロックは、CPU15からの指令により設定さ
れた第1の選択フラグ16及び第2の選択フラグ17の
値により選択される。
第1に、第1の選択フラグ16が“0”で、第2の選択
フラグ17が“0”の場合、CPUクロックFX/22Hz
が選択され動作スピードは1μSとなる。
第2に、第1の選択フラグ16が“0”で、第2の選択
フラグ17が“1”の場合、CPUクロックとしてFX
T/22Hzが選択され動作スピードは122μSとなる。
第3に、第1の選択フラグ16が“1”で、第2の選択
フラグ17が“0”の場合、CPUクロックとしてFX
/26Hzが選択され動作スピードは16μSとなる。
第4に、第1の選択フラグ16が“1”で、第2の選択
フラグ17が“1”の場合、CPUクロックとしてFX
T/22Hzが選択され動作スピードは第2の場合と同じ1
22μSとなる。本実施例によれば、従来の1952μSと
いう動作スピードを省略することができる。
次に、CPUクロック切り換え動作について第2図に基
づいて説明する。第2図は、本実施例におけるCPUク
ロック切り換えにともなう動作スピードの状態遷移図で
ある。
低消費電力を実現するために、動作スピードを1μS又
は16μSから、122μSに切り換える場合、第1に
1μSから122μSに切り換える時は、第2の選択フ
ラグ17を“1”にセットし、第2に16μSから12
2μSに切り換える時も、第2の選択フラグ17を
“1”にセットするだけで動作スピードを122μSに
切り換えることができる。つまり、現在、動作電圧が3
Vと低電圧であり、CPUクロックとしてFX/22Hzを
選択し、動作スピードが16μSである時、更に低消費
電力を実現するためにCPUクロックをFXT/22Hzに
切り換え、動作スピードを122μSに切り換えるには、
第1の選択フラグ16の値にかかわらず、第2の選択フ
ラグ17を“1”にセットするという1ステップ操作で
切換えができる。従って、切換径路中に動作不可能なC
PUクロックが介在することはない。
なお、16μSに切り換える時には、まず動作電圧を5
Vに上げてから第2の選択フラグ17を“0”にクリア
するだけでよい。また、122μSから1μSに切り換え
る時には、まず動作電圧を5Vに上けて第2の選択フラ
グ17のみを“0”にクリアするか、もしくは第1およ
び第2の選択フラグ16,17をともに“0”にクリア
すればよい。122μSから16μSに切り換える時
は、動作電圧を3Vに上げてから第2の選択フラグ17を
“0”クリアするか、第1および第2の選択フラグ1
6,17を夫々“1”,“0”にセットすればよい。逆
に、1μSから16μSにおとすには、第1の選択フラ
グ17を“1”にセットし、その後動作電圧を3Vに切
り換えればよい。1μSから122μSにするには、第
2の選択フラグ17を“1”にセットするか、第1および
第2の選択フラグ16,17をともに“1”にセットし
た後、動作電圧を2.5Vに変えればよい。16μSから
122μSにするには、第2の選択フラグ17を“1”
にセットするか、第1および第2の選択フラグ16,1
7を夫々“0”,“1”にした後、動作電圧を2.5Vに
おとせばよい。このように、いずれのモードに切り換え
る場合も、少なくともステップが切り換えができる。
〔第2の実施例〕 次に本発明の第2の実施例について第3図を参照して説
明する。このCPUクロック切換回路は、第1の発振回
路10,第2の発振回路11,第1の分周回路12,第
1の選択回路14,第2の選択回路13,中央処理装置
15,第1の選択フラグ16,第2の選択フラグ17お
よび第2の分周回路18に加えるスタンバイ制御回路1
9が付加されている。このうち、第1の発振回路10,
第2の発振回路11,第1の分周回路12,第1の選択
回路13,第2の選択回路14,中央処理装置15,第
1の選択フラグ16,第2の選択フラグ17,第2の分
周回路18については、第1の実施例で示したものと同
様であるので説明を省略する。
スタンバイ制御回路19は、第2の選択フラグ17が1
の時発振制御信号23を出力する発振制御回路である。
発振制御信号23は、第1の発振回路10の発振を停止
する信号である。
次に、第2の実施例におけるCPUクロック切り換え操
作について説明するが、第2の実施例におけるCPUク
ロック切り換え操作は、第1の実施例で示した操作と同
様に行えるので、詳細な説明は省略する。
低消費電力を実現するためにCPUクロックとしてFX
T/22Hzを選択する場合、つまり、動作スピードを1
22μSとする場合、第2の選択フラグ17をセットす
るだけで選択できる。すなわち、第2の選択フラグ17
をセットすると、スタンバイ制御回路19は、発振制御
信号23を出力し、第1の発振回路10は発振を停止す
る。CPUクロックとして第2の発振回路11の出力ク
ロックを選択しているので、中央処理装置15は、第1
の発振回路10の発振が停止した場合でも動作可能であ
り、第1の発振回路10の発振を停止することで更に消
費電力の削減が実現できる。
以上、第2の実施例においてはスタンバイ制御回路を設
けることにより、第1の発振回路10の発振を停止する
ことが可能となり、更に低消費電力を実現することが可
能となる。又、第1の実施例と同様に、低電圧状態のま
まCPUクロックを低周波発振回路である第2の発振回
路11の出力クロックに切り換えることができる。
尚、本実施例においては、第1の選択回路13で、高周
波発振回路である第1の発振回路10の出力クロック又
は第1の分周回路12の出力クロックのうちの1つを選
択したが、第1の発振回路10の出力クロックと第1の
分周回路12の複数の出力クロックのうちの1つを選択
する場合や、第1の分周回路12の複数の出力クロック
のうちの1つを選択する場合においても、第1の選択フ
ラグ16を複数ビット構成とするだけで容易に実現でき
る。
〔発明の効果〕
低電圧時、高周波数発振回路の出力クロックをCPUク
ロックとして選択した場合は誤動作するため、高周波数
発振回路の出力クロックをn分周したものをCPUクロ
ックとして選択し動作している場合に、さらに低消費電
力を実現するために、CPUクロックを高周波発振回路
のn分周クロックから低周波発振回路の出力クロックに
切り換える時、本発明によれば高周波数発振回路の出力
クロックをCPUクロックとして選択する必要がないた
め、低電圧状態のまま、CPUクロックを切り換えるこ
とができる。しかも、1ステップで切り換えができる。
又、実際に動作できない低周波数発振回路のn分周クロ
ックをCPUクロックとして選択する誤りが無くなる。
さらに、従来のCPUクロック切換回路に対し、回路を
増やさないで実現可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のクロック切換回路の第1の実施例を
示すブロック図、第2図は、本発明のクロック切換回路
に基づく動作スピード状態遷移図、第3図は、本発明の
クロック切換回路の第2の実施例を示すブロック図、第
4図は、従来のクロック切換回路を示すブロック図、第
5図は、従来のクロック切換回路に基づく動作スピード
状態遷移図である。 10……第1の発振回路、11……第2の発振回路、1
2……第1の分周回路、13……第2の選択回路、14
……第1の選択回路、15……中央処理装置、16……
第1の選択フラグ、17……第2の選択フラグ、18…
…第2の分周回路、19……スタンバイ制御回路、21
……第1の選択信号、22……第2の選択信号、23…
…発振制御信号、30……高周波数クロック、31……
低周波数クロック、32……CPUクロック。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の異なる周波数のクロックで動作する
    マイクロコンピュータのクロック切換回路において、高
    周波数クロックを発生する第1の発振回路と、低周波数
    クロックを発生する第2の発振回路と、前記第1の発振
    回路の出力クロックを分周する分周回路と、前記第1の
    発振回路の出力クロックと前記分周回路の出力クロック
    とのいずれかを選択する第1の選択回路と、前記第2の
    発振回路の出力クロックと前記第1の選択回路で選択さ
    れた出力クロックのうちいずれかを選択する第2の選択
    回路とを有し、該第2の選択回路の出力を用いて所定の
    クロックを作成することを特徴とするクロック切換回
    路。
JP62028514A 1987-02-09 1987-02-09 クロツク切換回路 Expired - Lifetime JPH0628015B2 (ja)

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