JPH08147163A - Method and device for operation processing - Google Patents

Method and device for operation processing

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Publication number
JPH08147163A
JPH08147163A JP28946294A JP28946294A JPH08147163A JP H08147163 A JPH08147163 A JP H08147163A JP 28946294 A JP28946294 A JP 28946294A JP 28946294 A JP28946294 A JP 28946294A JP H08147163 A JPH08147163 A JP H08147163A
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JP
Japan
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register
processing
data processing
stage
instruction
Prior art date
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Application number
JP28946294A
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Japanese (ja)
Inventor
Taku Takemoto
卓 竹本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE: To reduce the power consumption of the whole of the microprocessor which performs the pipeline processing by eliminating the unnecessary power consumption in stage units. CONSTITUTION: This operation processing device performs the pipeline processing of instructions and is provided with data processing parts 13 and 14 which perform prescribed data processings of instructions in respective stages of the pipeline, plural registers 15, 17, and 19 where processing contents inputted to and outputted from respective stages of data processing parts 13 and 14 are held, bypass lines which bypass these registers 15, 17, and 19 respectively, and a controller 21. When the frequency of the operation clock is set to the low clock frequency mode or the flow of data processings in respective stages of data processing parts 13 and 14 is monitored to find that held contents at this time of registers are stably held even in the next unit processing time because of branch instruction execution or the like, the controller bypasses pertinent one of registers 15, 17, and 19 by the bypass line.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、無駄な電力消費を避け
た演算処理装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arithmetic processing unit and method which avoids wasteful power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ラップトップあるいはパーム
トップタイプのパーソナルコンピュータやワードプロセ
ッサ、携帯型個人情報機器、携帯電話等の携帯使用を前
提とされる各種電子機器では、電源となるバッテリの稼
働時間をいかに長くするかという点に多くの努力が払わ
れており、この点を解決するべくバッテリの容量を拡大
する方向と消費電力を削減する方向の2つの方向で種々
試みがなされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various kinds of electronic devices such as laptop or palmtop type personal computers, word processors, portable personal information devices, mobile phones, etc., which are supposed to be used for mobile use, require the operating time of a battery as a power source. A lot of efforts have been made on how to lengthen the battery, and various attempts have been made to solve this problem in two directions: increasing the capacity of the battery and reducing the power consumption.

【0003】このうち、バッテリの容量を拡大する方向
では、バッテリのエネルギ密度を向上させた高性能2次
バッテリの開発の開発が盛んに行なわれており、一般的
に広く普及しているニッケル・カドミウムバッテリの約
1.5倍のエネルギ密度を有するニッケル水素バッテリ
がすでに実用化され、ニッケル・カドミウムバッテリの
約2〜3倍のエネルギ密度を有するリチウム・イオンバ
ッテリも徐々に実用化が始まっている。
Among these, in the direction of increasing the capacity of the battery, the development of a high-performance secondary battery in which the energy density of the battery is improved has been actively developed, and nickel, which is widely spread, is widely used. A nickel-hydrogen battery having an energy density of about 1.5 times that of a cadmium battery has already been put into practical use, and a lithium-ion battery having an energy density of about 2 to 3 times that of a nickel-cadmium battery has been gradually put into practical use. .

【0004】また、消費電力を削減する方向では、まず
電力供給を制御する手法が考えられる。これは、モジュ
ール毎に細かく電力制御を行ない、使用していないもの
は電力を抑制もしくはクロックの供給を停止するもので
ある。
In order to reduce power consumption, a method of controlling power supply can be considered first. This is to finely control the power for each module and to suppress the power or stop the clock supply for those not used.

【0005】さらに、消費電力は電源電圧の2乗に比例
するため、電源及びこの電源によって動作する回路の低
電圧化も進められており、一般的な5[V]から3.3
[V]へ、さらには2[V]以下へとさまざまな試みが
行なわれている。
Further, since the power consumption is proportional to the square of the power supply voltage, the voltage of the power supply and the circuit operated by this power supply is being reduced, and generally 5 [V] to 3.3 is used.
Various attempts have been made to [V], and further to 2 [V] or less.

【0006】また、CMOS論理回路の場合、消費電力
は動作クロックの周波数に比例するため、プロセッサの
負荷が軽い時や待ち状態ではクロック周波数を低くして
平均消費電力を節約する手法や、動作周波数を抑える代
わりに処理を並列化させることで処理性能を損なわずに
消費電力を低下させる手法が試みられている。
In the case of a CMOS logic circuit, the power consumption is proportional to the frequency of the operating clock. Therefore, when the processor load is light or in the waiting state, the clock frequency is lowered to save the average power consumption. There is an attempt to reduce the power consumption without degrading the processing performance by parallelizing the processing instead of suppressing the power consumption.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にパ
ーソナルコンピュータ等のデータ処理装置では、プロセ
ッサの有する処理性能が年々著しく向上し、それに伴っ
て要求される消費電力も増加している反面、バッテリは
材料の改良等により徐々に高密度化を図っているために
飛躍的な向上を望むことはできず、結果的に上記バッテ
リの容量を拡大する手法をもってバッテリの稼働時間を
大幅に長くするのは困難となっているのが現状である。
However, particularly in a data processing device such as a personal computer, the processing performance of the processor has been remarkably improved year by year, and the power consumption required thereby has been increased, while the battery is made of a material. Since it is gradually increasing the density by improving the above, it is not possible to expect a dramatic improvement, and as a result it is difficult to significantly extend the operating time of the battery with the method of expanding the capacity of the battery. Is the current situation.

【0008】一方、消費電力を削減する方向では、上記
低電圧化や動作クロックの周波数を下げる手法も、現状
ではとり得る範囲に限界があり、また処理性能とのトレ
ードオフも存在するために、一概に動作電圧、動作クロ
ックの周波数を低下させる訳にはいかない。
On the other hand, in the direction of reducing power consumption, the methods for lowering the voltage and lowering the frequency of the operating clock are currently limited in the possible range, and there is a trade-off with processing performance. The operating voltage and operating clock frequency cannot be reduced in general.

【0009】また上記電力供給を制御する手法は、単に
使用していないモジュールへの電力供給を抑制するだけ
の制御はすでに考え尽くされており、新たな制御手法が
求められている。
As for the method of controlling the power supply, the control of merely suppressing the power supply to the unused module has already been exhausted, and a new control method is required.

【0010】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、特にパイプライン
処理を行なうマイクロプロセッサにおいて、ステージ単
位での無駄な電力消費を廃することでマイクロプロセッ
サ全体の消費電力を低減可能とした演算処理装置及び方
法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate unnecessary power consumption in units of stages, especially in a microprocessor for pipeline processing. An object of the present invention is to provide an arithmetic processing device and method capable of reducing the power consumption of the entire processor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、命令
をパイプライン処理する演算処理装置であって、パイプ
ラインの各ステージで命令に対する所定のデータ処理を
行なうデータ処理部と、上記データ処理部の各ステージ
に入出力される処理内容を保持する複数のレジスタから
なるレジスタ郡と、このレジスタ群の各レジスタをそれ
ぞれバイパスするバイパス路と、上記演算処理装置の動
作クロック周波数が低クロック周波数モードとなった
際、あるいは上記データ処理部の各ステージでのデータ
処理の流れを監視し、分岐命令実行時のようにその時点
のレジスタの保持内容が次の単位処理時間内も安定して
保持されている際に、これを判定して上記バイパス路に
より上記レジスタ群中の該当レジスタをバイパスさせる
コントローラとを備えるようにしたものである。
That is, the present invention is an arithmetic processing unit for pipeline processing an instruction, the data processing section performing predetermined data processing for the instruction at each stage of the pipeline, and the data processing section. A register group consisting of a plurality of registers for holding the processing contents input / output to / from each stage, a bypass path for bypassing each register of the register group, and an operation clock frequency of the arithmetic processing unit in a low clock frequency mode. When it is reached or when the flow of data processing at each stage of the data processing unit is monitored, the contents held in the register at that time are stably held within the next unit processing time as when executing a branch instruction. When this occurs, a controller is provided to judge this and bypass the relevant register in the register group by the bypass path. In which was to so that.

【0012】[0012]

【作用】上記のような構成とすることにより、処理性能
を低下させることなくプロセッサで無駄に消費される電
力を削減することができると共に、バイパスしたレジス
タのセットアップタイムの分だけ処理速度を向上させる
ことも可能となる。
With the above-mentioned configuration, it is possible to reduce the power wasted in the processor without degrading the processing performance, and to improve the processing speed by the setup time of the bypassed register. It is also possible.

【0013】[0013]

【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。図1はプロセッサのシステム回路構成を示すもの
で、一点鎖線で示す範囲がパイプライン処理部11であ
り、12はパイプライン処理以外の命令に対応した処理を
行なうプロセッサ本体である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the system circuit configuration of the processor. The range indicated by the alternate long and short dash line is the pipeline processing unit 11, and 12 is the processor main body that performs processing corresponding to instructions other than pipeline processing.

【0014】ここでは、パイプライン処理部11の構成を
簡略化して表わすために1つの命令に対する処理を2つ
のステージに分けて行なうものとし、例えば第1データ
処理部13でパイプラインの第1ステージのデータ処理と
して命令のフェッチとデコードを、第2データ処理部14
でパイプラインの第2ステージのデータ処理として命令
の実行と対応するメモリへの結果の書込みを行なうもの
とする。
Here, in order to simplify the structure of the pipeline processing unit 11, the processing for one instruction is divided into two stages. For example, the first data processing unit 13 performs the first stage of the pipeline. Fetching and decoding of instructions as the data processing of the second data processing unit 14
Then, as the data processing of the second stage of the pipeline, the execution of the instruction and the writing of the result to the corresponding memory are performed.

【0015】しかるに、プロセッサ本体12より与えられ
た命令はパイプライン処理部11でレジスタ(reg.)
15及びマルチプレクサ(MPX)16に供され、レジスタ
15の保持内容がマルチプレクサ16に供される。
However, an instruction given from the processor main body 12 receives a register (reg.) In the pipeline processing unit 11.
Used for 15 and multiplexer (MPX) 16, register
The contents held in 15 are supplied to the multiplexer 16.

【0016】マルチプレクサ16は、プロセッサ本体12か
ら直接与えられた命令とレジスタ15の保持内容のいずれ
か一方を後述するコントローラ21からのレジスタイネー
ブル信号RE1に従って選択して上記第1データ処理部
13に送出する。
The multiplexer 16 selects one of the instruction directly given from the processor main body 12 and the content held in the register 15 in accordance with a register enable signal RE1 from the controller 21, which will be described later, and selects the first data processing section.
Send to 13.

【0017】第1データ処理部13は上述したパイプライ
ンの第1ステージのデータ処理を行なうもので、その処
理結果はレジスタ17及びマルチプレクサ18に供され、レ
ジスタ17の保持内容がマルチプレクサ18に供される。
The first data processing unit 13 performs the data processing of the first stage of the above-mentioned pipeline. The processing result is provided to the register 17 and the multiplexer 18, and the content held in the register 17 is provided to the multiplexer 18. It

【0018】マルチプレクサ18は、第1データ処理部13
から直接与えられた処理結果とレジスタ17の保持内容の
いずれか一方を後述するコントローラ21からのレジスタ
イネーブル信号RE2に従って選択して上記第2データ
処理部14に送出する。
The multiplexer 18 includes a first data processing unit 13
One of the processing result directly given from the register 17 and the content held in the register 17 is selected according to a register enable signal RE2 from the controller 21 which will be described later and is sent to the second data processing unit 14.

【0019】第2データ処理部14は上述したパイプライ
ンの第2ステージのデータ処理を行なうもので、その処
理結果はレジスタ19及びマルチプレクサ20に供され、レ
ジスタ19の保持内容がマルチプレクサ20に供される。
The second data processing unit 14 performs the data processing of the second stage of the above-mentioned pipeline. The processing result is provided to the register 19 and the multiplexer 20, and the content held in the register 19 is provided to the multiplexer 20. It

【0020】マルチプレクサ20は、第2データ処理部14
から直接与えられた処理結果とレジスタ19の保持内容の
いずれか一方を後述するコントローラ21からのレジスタ
イネーブル信号RE3に従って選択して上記プロセッサ
本体12に送出する。
The multiplexer 20 includes a second data processing unit 14
One of the processing result directly given from the register 19 and the content held in the register 19 is selected according to a register enable signal RE3 from the controller 21, which will be described later, and sent to the processor body 12.

【0021】コントローラ21は、動作クロックの周波数
とパイプラインの使用状態に応じてパイプライン処理部
11内での無駄な電力消費を抑制すべくレジスタ15,17,
19及びマルチプレクサ16,18,20の動作を制御するもの
で、レジスタ15及びマルチプレクサ16にレジスタイネー
ブル信号RE1を、レジスタ17及びマルチプレクサ18に
レジスタイネーブル信号RE2を、そしてレジスタ19及
びマルチプレクサ20にレジスタイネーブル信号RE3を
それぞれ送出する一方、プロセッサ本体12へもその時点
でのパイプラインの状態を表わす状態表示信号Sを送出
する。
The controller 21 is a pipeline processing unit according to the frequency of the operation clock and the usage state of the pipeline.
Registers 15, 17, to reduce unnecessary power consumption in 11
The register enable signal RE1 is supplied to the register 15 and the multiplexer 16, the register enable signal RE2 is supplied to the register 17 and the multiplexer 18, and the register enable signal RE2 is supplied to the register 19 and the multiplexer 20. While each RE3 is sent, a status display signal S indicating the status of the pipeline at that time is also sent to the processor body 12.

【0022】また、レジスタ17及びプロセッサ本体12に
はクロックドライバ22で増幅された動作クロックφ1
が、レジスタ15,19及びプロセッサ本体12にはクロック
ドライバ23で増幅された動作クロックφ2がそれぞれ動
作クロックとして供給されるもので、動作クロックφ1
と動作クロックφ2とは互いに反転した2相クロックを
構成するものである。
Further, the register 17 and the processor main body 12 have an operation clock φ1 amplified by the clock driver 22.
However, the operating clock φ2 amplified by the clock driver 23 is supplied as an operating clock to the registers 15 and 19 and the processor main body 12, respectively.
And the operation clock φ2 constitute two-phase clocks which are mutually inverted.

【0023】さらに、クロックドライバ22,23それぞれ
の入出力端を接続するものとして電荷放電回路(e)24
が設けられる。この電荷放電回路24は、図2に示す如く
構成されている。
Further, the charge discharge circuit (e) 24 is provided to connect the input and output ends of the clock drivers 22 and 23.
Is provided. The charge discharge circuit 24 is constructed as shown in FIG.

【0024】すなわち図2では、クロックドライバ22の
入力端が抵抗R1を介してNPNのトランジスタTR2
のベースに接続され、このトランジスタTR2のエミッ
タ及びダイオードD1のアノードがクロックドライバ22
の出力端に、トランジスタTR2のコレクタがダイオー
ドD2のカソードにそれぞれ接続されている。
That is, in FIG. 2, the input end of the clock driver 22 is an NPN transistor TR2 via a resistor R1.
The base of the transistor TR2, the emitter of the transistor TR2 and the anode of the diode D1 are connected to the clock driver 22.
The collector of the transistor TR2 is connected to the cathode of the diode D2 at the output terminal of the transistor TR2.

【0025】一方、クロックドライバ23の入力端は抵抗
R2を介してNPNのトランジスタTR1のベースに接
続され、このトランジスタTR1のエミッタ及びダイオ
ードD2のアノードがクロックドライバ23の出力端に、
トランジスタTR1のコレクタがダイオードD1のカソ
ードにそれぞれ接続されている。
On the other hand, the input end of the clock driver 23 is connected to the base of the NPN transistor TR1 via the resistor R2, and the emitter of this transistor TR1 and the anode of the diode D2 are connected to the output end of the clock driver 23.
The collector of the transistor TR1 is connected to the cathode of the diode D1.

【0026】次いで上記実施例の動作について説明す
る。まず図1のプロセッサが通常の周波数で動作する場
合、コントローラ21は図4に示すように低クロックモー
ドであるか否か、処理すべき命令がパイプラインによる
命令の連続状態を断つ分岐命令等であるか否かを続けて
判断し(ステップS1,S2)、これらの状態ではない
ことを確認した上でレジスタ15,17,19及びマルチプレ
クサ16,18,20へのレジスタイネーブル信号RE1〜R
E3をアクティブな状態“H”とし、同時に通常動作で
あることを表わす状態表示信号Sをプロセッサ本体12に
送出する(ステップS3)。
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, when the processor of FIG. 1 operates at a normal frequency, the controller 21 determines whether or not it is in the low clock mode as shown in FIG. 4, and the instruction to be processed is a branch instruction or the like that interrupts the continuous state of the instruction by the pipeline. It is continuously judged whether or not there is any (steps S1 and S2), and after confirming that these states are not satisfied, register enable signals RE1 to R1 to the registers 15, 17, 19 and multiplexers 16, 18, 20 are confirmed.
E3 is set to the active state "H", and at the same time, the state display signal S indicating the normal operation is sent to the processor main body 12 (step S3).

【0027】これに対応してプロセッサ本体12はパイプ
ライン処理部11にデータ処理の実行を依頼すると共にレ
ジスタ15及びマルチプレクサ16に処理すべき命令を与え
る。このときレジスタ15は、クロックドライバ23の出力
する増幅された動作クロックφ2の立上がりで処理すべ
き命令をプロセッサ本体12から受取って保持し、その保
持内容をマルチプレクサ16へ送出する。
In response to this, the processor main body 12 requests the pipeline processing unit 11 to execute data processing and gives the register 15 and the multiplexer 16 instructions to be processed. At this time, the register 15 receives the instruction to be processed at the rising edge of the amplified operation clock φ2 output from the clock driver 23 from the processor main body 12, holds the instruction, and sends the held content to the multiplexer 16.

【0028】マルチプレクサ16は、コントローラ21から
のレジスタイネーブル信号RE1が“H”であるのでイ
ネーブルであるとしてレジスタ15の保持内容を選択して
第1データ処理部13へ送出する。
Since the register enable signal RE1 from the controller 21 is "H", the multiplexer 16 selects the content held in the register 15 as being enabled and sends it to the first data processing unit 13.

【0029】第1データ処理部13は、マルチプレクサ16
から送られてきた命令に対して上述したパイプラインの
第1ステージのデータ処理を行ない、その処理結果をレ
ジスタ17及びマルチプレクサ18へ送出する。
The first data processing unit 13 includes a multiplexer 16
The data sent from the first stage of the above-mentioned pipeline is processed with respect to the instruction sent from, and the processing result is sent to the register 17 and the multiplexer 18.

【0030】このときレジスタ17は、クロックドライバ
22の出力する増幅された動作クロックφ1の立上がりで
処理すべき命令を第1データ処理部13から受取って保持
し、その保持内容をマルチプレクサ18へ送出する。
At this time, the register 17 is a clock driver.
An instruction to be processed at the rising edge of the amplified operation clock φ1 output from 22 is received from the first data processing unit 13 and held, and the held content is sent to the multiplexer 18.

【0031】マルチプレクサ18は、コントローラ21から
のレジスタイネーブル信号RE2が“H”であるのでイ
ネーブルであるとしてレジスタ17の保持内容を選択して
第2データ処理部14へ送出する。
Since the register enable signal RE2 from the controller 21 is "H", the multiplexer 18 selects the content held in the register 17 as being enabled and sends it to the second data processing section 14.

【0032】第2データ処理部14は、マルチプレクサ18
から送られてきた処理内容に対して上述したパイプライ
ンの第2ステージのデータ処理を行ない、その処理結果
をレジスタ19及びマルチプレクサ20へ送出する。
The second data processing section 14 includes a multiplexer 18
The data processing of the second stage of the above-mentioned pipeline is performed on the processing contents sent from the above, and the processing result is sent to the register 19 and the multiplexer 20.

【0033】このときレジスタ19は、クロックドライバ
23の出力する増幅された動作クロックφ2の立上がりで
処理結果を第2データ処理部14から受取って保持し、そ
の保持内容をマルチプレクサ20へ送出する。
At this time, the register 19 is a clock driver.
At the rising edge of the amplified operation clock φ2 output from 23, the processing result is received from the second data processing unit 14 and held, and the held content is sent to the multiplexer 20.

【0034】マルチプレクサ20は、コントローラ21から
のレジスタイネーブル信号RE3が“H”であるのでイ
ネーブルであるとしてレジスタ19の保持内容を選択して
プロセッサ本体12へ送出する。プロセッサ本体12はマル
チプレクサ20からの処理結果を受取り、以上で1つの命
令に対するパイプライン処理部11でのデータ処理を終え
るものである。
Since the register enable signal RE3 from the controller 21 is "H", the multiplexer 20 selects the content held in the register 19 as being enabled and sends it to the processor body 12. The processor body 12 receives the processing result from the multiplexer 20 and completes the data processing in the pipeline processing unit 11 for one instruction.

【0035】上記のように通常のクロック周波数で動作
している間の電荷放電回路24内での動作について説明す
る。図3に示すように動作クロックφ1と動作クロック
φ2は2相クロックとなっており、互いに反転してい
る。
The operation in the charge discharge circuit 24 while operating at the normal clock frequency as described above will be described. As shown in FIG. 3, the operation clock φ1 and the operation clock φ2 are two-phase clocks, which are mutually inverted.

【0036】いま、クロックドライバ22に入力される動
作クロックφ1が“H”、クロックドライバ22に入力さ
れる動作クロックφ2が“L”であるとすると、同じく
クロックドライバ22の出力端は“H”、クロックドライ
バ23の出力端は“L”となる。
If the operation clock φ1 input to the clock driver 22 is "H" and the operation clock φ2 input to the clock driver 22 is "L", the output end of the clock driver 22 is "H". The output end of the clock driver 23 becomes "L".

【0037】そのため、ダイオードD2には逆方向電圧
がかかって電流は流れない。一方、ダイオードD1には
順方向電圧がかかるが、トランジスタTR1はベースが
動作クロックφ2により“L”となっているためにオフ
となっており、やはり電流は流れない。この状態でクロ
ックドライバ22の出力端のラインには正の電荷が溜まっ
ており、クロックドライバ23の出力端のラインには負の
電荷が溜まっている。
Therefore, a reverse voltage is applied to the diode D2 and no current flows. On the other hand, although a forward voltage is applied to the diode D1, the transistor TR1 is off because the base is "L" by the operation clock φ2, and no current flows. In this state, positive charges are accumulated on the output line of the clock driver 22, and negative charges are accumulated on the output line of the clock driver 23.

【0038】ここでクロックドライバ22に入力される動
作クロックφ1が“H”から“L”に、クロックドライ
バ23に入力される動作クロックφ2が“L”から“H”
に同時に変化すると、クロックドライバ23の出力端は
“L”、クロックドライバ23の出力端が“H”となる。
Here, the operation clock φ1 input to the clock driver 22 changes from “H” to “L”, and the operation clock φ2 input to the clock driver 23 changes from “L” to “H”.
, The output end of the clock driver 23 becomes "L" and the output end of the clock driver 23 becomes "H".

【0039】これによりトランジスタTR1がオンとな
り、クロックドライバ22の出力端のラインからクロック
ドライバ23の出力端のラインに向かってダイオードD1
を介して電流が流れると、クロックドライバ22の出力端
のライン上の正の電荷はクロックドライバ22に吸い込ま
れると同時に電荷放電回路24を通ってクロックドライバ
23の出力端のラインに吸い込まれる。
As a result, the transistor TR1 is turned on, and the diode D1 goes from the output end line of the clock driver 22 toward the output end line of the clock driver 23.
When a current flows through the clock driver 22, the positive charge on the output line of the clock driver 22 is absorbed by the clock driver 22 and at the same time passes through the charge discharge circuit 24 to the clock driver.
It is sucked into the line at the output end of 23.

【0040】したがって、クロックドライバ23の出力端
のラインにはクロックドライバ23から正の電荷が流れ込
み、同時にクロックドライバ22の出力端のラインからも
正の電荷が流れ込むこととなるため、電荷放電回路24が
電荷の移動を助けてクロックドライバ22,23で消費され
る電力を節約することができる。
Therefore, the positive charge flows from the clock driver 23 to the output end line of the clock driver 23, and at the same time, the positive charge also flows from the output end line of the clock driver 22. Therefore, the charge discharging circuit 24 Can assist the transfer of charges and save the power consumed by the clock drivers 22 and 23.

【0041】電荷の移動が終了すると、クロックドライ
バ22の出力端のラインは“L”、クロックドライバ23の
出力端のラインは“H”となって状態は安定する。ま
た、クロックドライバ22に入力される動作クロックφ1
が“L”から“H”に、クロックドライバ23に入力され
る動作クロックφ2が“H”から“L”に変化する場合
も電荷の移動方向が逆であり、上記それぞれ変化の方向
が逆となるだけで前記と同様の動作を行なうものである
ので、その動作の説明については省略する。
When the movement of the charges is completed, the line at the output end of the clock driver 22 becomes "L" and the line at the output end of the clock driver 23 becomes "H", and the state is stabilized. Further, the operation clock φ1 input to the clock driver 22
Also changes from “L” to “H” and the operation clock φ2 input to the clock driver 23 changes from “H” to “L”, the movement directions of the charges are opposite. Since the same operation as described above is performed only by doing so, the description of the operation will be omitted.

【0042】次に、図1のプロセッサが消費電力の節約
のために低クロックモードとして動作クロックφ1,φ
2の周波数を低くして動作するか、あるいは分岐命令等
のようにパイプラインによる命令の連続状態を断つ命令
を実行する場合には、コントローラ21が上記図4のフロ
ーチャートでこれを確認し(ステップS1,S2)、こ
れらの状態であることを判断した上で、例えばレジスタ
15,19及びマルチプレクサ16,20へのレジスタイネーブ
ル信号RE1,RE3をアクティブな状態“H”、レジ
スタ17及びマルチプレクサ18へのレジスタイネーブル信
号RE2をインアクティブな状態“L”、とし、同時に
1段分パイプラインをバイパスすることを表わす状態表
示信号Sをプロセッサ本体12に送出する(ステップS
4)。
Next, the processor of FIG. 1 sets the operation clocks φ1, φ in the low clock mode to save power consumption.
2 operates at a lower frequency or executes an instruction such as a branch instruction which interrupts the continuous state of the instruction by the pipeline, the controller 21 confirms this in the flowchart of FIG. 4 (step S1 and S2), after judging these states, for example, register
The register enable signals RE1 and RE3 to 15 and 19 and the multiplexers 16 and 20 are set to the active state "H", and the register enable signal RE2 to the register 17 and the multiplexer 18 is set to the inactive state "L", and at the same time for one stage. A status display signal S indicating bypassing the pipeline is sent to the processor main body 12 (step S
4).

【0043】これに対応してプロセッサ本体12はパイプ
ライン処理部11にデータ処理の実行を依頼すると共にレ
ジスタ15及びマルチプレクサ16に処理すべき命令を与え
る。このときレジスタ15は、クロックドライバ23の出力
する増幅された動作クロックφ2の立上がりで処理すべ
き命令をプロセッサ本体12から受取って保持し、その保
持内容をマルチプレクサ16へ送出する。
In response to this, the processor main body 12 requests the pipeline processing unit 11 to execute data processing and gives the instruction to be processed to the register 15 and the multiplexer 16. At this time, the register 15 receives the instruction to be processed at the rising edge of the amplified operation clock φ2 output from the clock driver 23 from the processor main body 12, holds the instruction, and sends the held content to the multiplexer 16.

【0044】マルチプレクサ16は、コントローラ21から
のレジスタイネーブル信号RE1が“H”であるのでイ
ネーブルであるとしてレジスタ15の保持内容を選択して
第1データ処理部13へ送出する。
Since the register enable signal RE1 from the controller 21 is "H", the multiplexer 16 selects the content held in the register 15 as being enabled and sends it to the first data processing unit 13.

【0045】第1データ処理部13は、マルチプレクサ16
から送られてきた命令に対して上述したパイプラインの
第1ステージのデータ処理を行ない、その処理結果をレ
ジスタ17及びマルチプレクサ18へ送出する。
The first data processing section 13 includes a multiplexer 16
The data sent from the first stage of the above-mentioned pipeline is processed with respect to the instruction sent from, and the processing result is sent to the register 17 and the multiplexer 18.

【0046】このときレジスタ17は、コントローラ21か
らのレジスタイネーブル信号RE2がインアクティブで
あるため、内部のフリップフロップの動作を停止させ、
保持動作を行なわない。
At this time, the register 17 stops the operation of the internal flip-flop because the register enable signal RE2 from the controller 21 is inactive.
Do not hold.

【0047】マルチプレクサ18は、コントローラ21から
のレジスタイネーブル信号RE2が“L”であるのでデ
ィスネーブルであるとして第1データ処理部13からの処
理結果を直接選択して第2データ処理部14へ送出する。
Since the register enable signal RE2 from the controller 21 is "L", the multiplexer 18 directly selects the processing result from the first data processing unit 13 as being disabled and sends it to the second data processing unit 14. To do.

【0048】第2データ処理部14は、マルチプレクサ18
から送られてきた処理内容に対して上述したパイプライ
ンの第2ステージのデータ処理を行ない、その処理結果
をレジスタ19及びマルチプレクサ20へ送出する。
The second data processing section 14 includes a multiplexer 18
The data processing of the second stage of the above-mentioned pipeline is performed on the processing contents sent from the above, and the processing result is sent to the register 19 and the multiplexer 20.

【0049】このときレジスタ19は、クロックドライバ
23の出力する増幅された動作クロックφ2の立上がりで
処理結果を第2データ処理部14から受取って保持し、そ
の保持内容をマルチプレクサ20へ送出する。
At this time, the register 19 is a clock driver.
At the rising edge of the amplified operation clock φ2 output from 23, the processing result is received from the second data processing unit 14 and held, and the held content is sent to the multiplexer 20.

【0050】マルチプレクサ20は、コントローラ21から
のレジスタイネーブル信号RE3が“H”であるのでイ
ネーブルであるとしてレジスタ19の保持内容を選択して
プロセッサ本体12へ送出する。プロセッサ本体12はマル
チプレクサ20からの処理結果を受取り、以上で1つの命
令に対するパイプライン処理部11でのデータ処理を終え
るものである。
Since the register enable signal RE3 from the controller 21 is "H", the multiplexer 20 selects the content held in the register 19 as being enabled and sends it to the processor body 12. The processor body 12 receives the processing result from the multiplexer 20 and completes the data processing in the pipeline processing unit 11 for one instruction.

【0051】以上の動作により、レジスタ17をバイパス
させ、その動作を一時的に停止させることで、無駄な電
力消費を抑制しながらも処理性能を低下させることな
く、さらにはレジスタ17のセットアップタイムの分だけ
処理速度を向上させることができる。
By the above operation, the register 17 is bypassed and the operation is temporarily stopped, so that wasteful power consumption is suppressed but the processing performance is not deteriorated. The processing speed can be improved by just that much.

【0052】上記低クロックモード時あるいはパイプラ
インによる命令の連続状態を断つ命令の実行時であって
も、電荷放電回路24においては通常の動作時と同様に電
荷の移動を助けてクロックドライバ22,23で消費される
電力を節約するため、より消費電力を低減させることが
できる。
Even in the low clock mode or during the execution of an instruction that interrupts the continuous state of the instruction by the pipeline, the charge discharge circuit 24 assists the movement of the charge in the same manner as in the normal operation, and the clock driver 22, Since the power consumed by 23 is saved, the power consumption can be further reduced.

【0053】なお、上記実施例では2相クロックである
動作クロックφ1,φ2に対して電荷放電回路24に示し
たような構成で電荷の移動を助けてクロックドライバ2
2,23での電力消費を抑制するものとしたがこれに限る
ことなく、より多相のクロックにも適用可能であること
は勿論である。
In the above embodiment, the clock driver 2 assists the movement of charges in the structure shown in the charge discharge circuit 24 for the operation clocks φ1 and φ2 which are two-phase clocks.
Although the power consumption in 2 and 23 is suppressed, it is needless to say that the invention is not limited to this and can be applied to a more multiphase clock.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上に述べた如く本発明によれば、処理
性能を低下させることなくプロセッサで無駄に消費され
る電力を削減することができると共に、バイパスしたレ
ジスタのセットアップタイムの分だけ処理速度を向上さ
せることも可能な演算処理装置及び方法を提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the power wasted by the processor without degrading the processing performance, and to reduce the processing speed by the setup time of the bypassed register. It is possible to provide an arithmetic processing device and method capable of improving the above.

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

【図1】本発明の一実施例に係る回路構成を示すブロッ
ク図。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の電荷放電回路内の詳細な回路構成を示す
図。
2 is a diagram showing a detailed circuit configuration in the charge discharge circuit of FIG.

【図3】同実施例に係る動作クロックを示す図。FIG. 3 is a diagram showing an operation clock according to the embodiment.

【図4】図1のコントローラによる処理内容を示すフロ
ーチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents by the controller of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…パイプライン処理部、12…プロセッサ本体、13…第
1データ処理部、14…第2データ処理部、15,17,19…
レジスタ(reg.)、16,18,20…マルチプレクサ
(MPX)、21…コントローラ、22,23…クロックドラ
イバ、24…電荷放電回路(e)。
11 ... Pipeline processing unit, 12 ... Processor body, 13 ... First data processing unit, 14 ... Second data processing unit, 15, 17, 19 ...
Registers (reg.), 16, 18, 20 ... Multiplexer (MPX), 21 ... Controller, 22, 23 ... Clock driver, 24 ... Charge discharge circuit (e).

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 命令をパイプライン処理する演算処理装
置であって、 パイプラインの各ステージで命令に対する所定のデータ
処理を行なうデータ処理手段と、 上記データ処理手段の各ステージに入出力される処理内
容を保持する複数のレジスタからなるレジスタ郡と、 このレジスタ群の各レジスタをそれぞれバイパスするバ
イパス手段と、 上記演算処理装置の動作クロック周波数が低クロック周
波数モードとなった際にこれを判定して上記バイパス手
段により上記レジスタ群中の所定のレジスタをバイパス
させる制御手段とを具備したことを特徴とする演算処理
装置。
1. An arithmetic processing unit for pipeline processing an instruction, comprising: data processing means for performing predetermined data processing for an instruction at each stage of the pipeline; and processing input / output to / from each stage of the data processing means. A register group consisting of a plurality of registers for holding contents, a bypass means for bypassing each register of this register group, and a judgment made when the operation clock frequency of the arithmetic processing unit becomes a low clock frequency mode. An arithmetic processing unit comprising: a control unit that bypasses a predetermined register in the register group by the bypass unit.
【請求項2】 命令をパイプライン処理する演算処理装
置であって、 パイプラインの各ステージで命令に対する所定のデータ
処理を行なうデータ処理手段と、 上記データ処理手段の各ステージに入出力される処理内
容を保持する複数のレジスタからなるレジスタ郡と、 このレジスタ群の各レジスタをそれぞれバイパスするバ
イパス手段と、 上記データ処理手段の各ステージでのデータ処理の流れ
を監視し、その時点のレジスタの保持内容が次の単位処
理時間内も安定して保持されている際にこれを判定して
上記バイパス手段により上記レジスタ群中の該当レジス
タをバイパスさせる制御手段とを具備したことを特徴と
する演算処理装置。
2. An arithmetic processing unit for pipeline processing an instruction, comprising: data processing means for performing predetermined data processing for an instruction at each stage of the pipeline; and processing input / output to / from each stage of the data processing means. A register group consisting of a plurality of registers for holding contents, a bypass means for bypassing each register of this register group, a flow of data processing at each stage of the above data processing means is monitored, and the register at that time is held Arithmetic processing, characterized in that when the contents are held stably within the next unit processing time, it is judged and the bypass means bypasses the corresponding register in the register group. apparatus.
【請求項3】 上記制御手段はデータ処理手段で処理し
ている命令が分岐命令であることを判定してレジスタの
バイパスを行なわせることを特徴とする請求項2記載の
演算処理装置。
3. The arithmetic processing unit according to claim 2, wherein the control means determines that the instruction processed by the data processing means is a branch instruction and bypasses the register.
【請求項4】 命令をパイプライン処理する演算処理方
法であって、 パイプラインの各ステージで命令に対する所定のデータ
処理を行なうデータ処理部の各ステージで入出力される
処理内容を複数のレジスタからなるレジスタ郡でそれぞ
れ保持し、 動作クロック周波数が低クロック周波数モードとなった
際にこれを判定して上記レジスタ群中の所定のレジスタ
をバイパスさせることを特徴とする演算処理方法。
4. An arithmetic processing method for pipeline processing an instruction, wherein processing contents input / output at each stage of a data processing unit for performing predetermined data processing for an instruction at each stage of the pipeline are processed from a plurality of registers. The arithmetic processing method is characterized in that each of the registers is held in a different register group, and when the operating clock frequency becomes a low clock frequency mode, this is judged and a predetermined register in the register group is bypassed.
【請求項5】 命令をパイプライン処理する演算処理方
法であって、 パイプラインの各ステージで命令に対する所定のデータ
処理を行なうデータ処理部の各ステージで入出力される
処理内容を複数のレジスタからなるレジスタ郡でそれぞ
れ保持し、 上記データ処理部の各ステージでのデータ処理の流れを
監視し、その時点のレジスタの保持内容が次の単位処理
時間内も安定して保持されている際にこれを判定して上
記レジスタ群中の所定のレジスタをバイパスさせること
を特徴とする演算処理方法。
5. An arithmetic processing method for pipeline processing an instruction, wherein processing contents input / output at each stage of a data processing unit which performs predetermined data processing for an instruction at each stage of the pipeline are registered from a plurality of registers. Each register group holds the data and monitors the flow of data processing at each stage of the above data processing unit. When the contents held in the register at that point are stably held within the next unit processing time, And a predetermined register in the register group is bypassed.
【請求項6】 命令をパイプライン処理する演算処理装
置であって、 各々所定のデータ処理を行なう第1のステージ及び第2
のステージと、 上記第1のステージの処理結果を導く第1のラインと、 上記第1のラインによって導かれた上記第1のステージ
の処理結果を保持するレジスタと、 上記レジスタに保持された内容を出力する第2のライン
と、 上記演算処理の動作クロック周波数が通常のクロック周
波数モードのときには上記第2のラインを選択し、低ク
ロック周波数モードのときには上記第1のラインを選択
し、上記第2のステージへ出力する選択手段とを具備し
たことを特徴とする演算処理装置。
6. An arithmetic processing unit for pipeline processing an instruction, comprising: a first stage and a second stage for respectively performing predetermined data processing.
Stage, a first line for guiding the processing result of the first stage, a register for holding the processing result of the first stage guided by the first line, and the contents held in the register And a second line for outputting the above operation line, and the second line is selected when the operation clock frequency of the arithmetic processing is the normal clock frequency mode, and the first line is selected when the operation clock frequency is the low clock frequency mode. An arithmetic processing unit, comprising: a selecting unit for outputting to two stages.
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