JPH11134077A - Processor and system for data processing - Google Patents

Processor and system for data processing

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JPH11134077A
JPH11134077A JP9298042A JP29804297A JPH11134077A JP H11134077 A JPH11134077 A JP H11134077A JP 9298042 A JP9298042 A JP 9298042A JP 29804297 A JP29804297 A JP 29804297A JP H11134077 A JPH11134077 A JP H11134077A
Authority
JP
Japan
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power consumption
state
cache
low power
cache memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9298042A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真一 ▲吉▼岡
Shinichi Yoshioka
Junichi Shiba
淳一 柴
Ikuya Kawasaki
郁也 川崎
Kengo Matsuda
賢悟 松田
Koji Hashimoto
幸治 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi ULSI Systems Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH11134077A publication Critical patent/JPH11134077A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

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  • Power Sources (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data processor which properly control the power consumption state of an built-in module according to whether or not dynamically changed operation is necessary. SOLUTION: Hit information(HIT) indicating a cache miss of a cache memory (4) is referred to and only when a bus controller (7) and an external interface circuit (90) need to be placed in operation, clock signals (ICLK, BCLK, and PCLK) are supplied to those circuits, but in a state of a cache hit where no external access is needed, the supply of the clock signals to the bus controller, external interface circuit, etc., is stopped. Consequently, the power consumption states of the bus controller, input/output circuit, etc., can properly be controlled according to whether or not operation dynamically changed according to the state of the cache memory is necessary and the power consumption of the data processor with the built-in cache memory can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シングルチップマ
イクロコンピュータやシングルチップマイクロプロセッ
サあるいはシングルチップコントローラなどの1つの半
導体基板上に形成されたデータ処理装置をその動作状態
に応じて動的に低消費電力化する技術に係り、例えばキ
ャッシュメモリを内蔵したマイクロプロセッサに適用し
て有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data processing apparatus formed on a single semiconductor substrate such as a single-chip microcomputer, a single-chip microprocessor, or a single-chip controller, which is dynamically reduced in consumption according to the operation state thereof. The present invention relates to a technique for increasing power, for example, to a technique effective when applied to a microprocessor having a built-in cache memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロプロセッサの低消費電力化を図
る技術として、中央処理装置がその動作プログラムに従
って所定のコントロールレジスタ等に制御データを設定
することにより、個々の内蔵モジュールの動作と動作停
止とを静的に制御可能にする技術が特開平7−2876
99号公報に開示されている。例えば動作の停止が選択
された内蔵モジュールにはクロック信号の供給を停止す
る。ここで静的とは、中央処理装置の動作プログラムに
従ってその動作又は動作停止が一旦決定されれば、その
状態が同じく動作プログラムに従って解除されるまで維
持されるという意味である。
2. Description of the Related Art As a technique for reducing the power consumption of a microprocessor, a central processing unit sets control data in a predetermined control register or the like in accordance with an operation program thereof, so that the operation of each built-in module and the stop of the operation of the module are controlled. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-2876 discloses a technique for enabling static control.
No. 99 is disclosed. For example, the supply of the clock signal is stopped to the built-in module selected to stop the operation. Here, "static" means that once the operation or the stop of the operation is determined according to the operation program of the central processing unit, the state is maintained until it is canceled according to the operation program.

【0003】また、CPUのミスヒットで、外付け周辺
回路装置に供給されるクロック信号の周波数を低い周波
数(低消費電力モード)から高い周波数(通常モード)
へ変更するマルチチップマイクロコンピュータシステム
が、特開平7−287699号公報に開示されている。
In addition, due to a CPU mishit, the frequency of a clock signal supplied to an external peripheral circuit device is changed from a low frequency (low power consumption mode) to a high frequency (normal mode).
A multi-chip microcomputer system for changing to the above is disclosed in JP-A-7-287699.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロプロセッサの実際の動作では、動作が必要又は不要と
される内蔵モジュールはマイクロプロセッサの動作状態
に応じて動的に変化する。すなわち、どの内蔵モジュー
ルが動作され、どの内蔵モジュールが動作不要にされる
かを中央処理装置の動作プログラムによって直接指定で
きないことが多々ある。例えば、キャッシュメモリを内
蔵したマイクロプロセッサにおいて、中央処理装置がロ
ード命令又はストア命令等を実行するとき、キャッシュ
ヒットの場合、外部メモリをアクセスするためのバスコ
ントローラや外部インタフェース回路を動作させること
なく中央処理装置は当該命令を実行できる。一方、キャ
ッシュミスの場合、中央処理装置は、バスコントローラ
や外部インタフェース回路を動作させて外部メモリのア
クセスを行なう。キャッシュヒットになるか否かを中央
処理装置の動作プログラムから直接予測したり制御する
事は実質的に不可能である。
However, in the actual operation of the microprocessor, the built-in modules which need or do not operate dynamically change according to the operation state of the microprocessor. That is, it is often impossible to directly specify which built-in module is operated and which built-in module is not required to be operated by the operation program of the central processing unit. For example, in a microprocessor having a built-in cache memory, when a central processing unit executes a load instruction or a store instruction, and in the case of a cache hit, the central processing unit operates without operating a bus controller or an external interface circuit for accessing an external memory. The processing device can execute the instruction. On the other hand, in the case of a cache miss, the central processing unit operates the bus controller and the external interface circuit to access the external memory. It is practically impossible to directly predict or control whether or not a cache hit will occur from the operation program of the central processing unit.

【0005】このため、キャッシュヒットに従って、動
的に動作の不要又は必要な状態が変化される内蔵モジュ
ールの動作を適切に停止させるという考えはなく、この
点でマイクロプロセッサの電力消費を無駄に増大させる
という問題がある。特に、キャッシュメモリを内蔵する
場合、キャッシュヒット率の高いことがデータ処理能力
の向上に寄与することになるが、キャッシュヒット率が
高くなる程、バスコントローラや外部インタフェース回
路が外部メモリアクセスのために使用される頻度は減
り、それら回路に常時動作クロック信号を供給して動作
可能にしておく事は、無駄な電力消費量を著しく増大さ
せるということが本発明者によって見出された。
For this reason, there is no idea to appropriately stop the operation of the built-in module whose operation is unnecessary or the required state changes dynamically according to a cache hit, and the power consumption of the microprocessor is unnecessarily increased in this regard. There is a problem of causing. In particular, when a cache memory is built-in, a high cache hit rate contributes to the improvement of data processing performance.However, as the cache hit rate increases, the bus controller and the external interface circuit need to access the external memory. It has been found by the inventor that the frequency of use is reduced and that continually supplying an operational clock signal to these circuits to enable operation significantly increases the wasteful power consumption.

【0006】また、キャッシュメモリには、その連想メ
モリ部が保有するキャッシュエントリの全部又は一部に
対するリプレースを禁止するロック機能を有するものが
ある。これにより、特定のデータ処理に必要なデータ又
は命令を予めキャッシュメモリにロードしてロック状態
とすれば、特定のデータ処理では常にキャッシュヒット
になり、一定のデータ処理時間が保証され、リアルタイ
ム制御などに対応することができる。しかしながら、マ
イクロプロセッサは、そのようなロック状態のキャッシ
ュメモリが保有するデータや命令を中央処理装置がアク
セスする期間を明示する手段を備えていないため、上記
同様、キャッシュヒットが連続するときも、バスコント
ローラや外部インタフェース回路にクロック信号が供給
され続けて無駄に電力を消費してしまうことも発明者に
よって見出された。
Some cache memories have a lock function that prohibits replacement of all or a part of cache entries held by the associative memory unit. By loading data or instructions necessary for specific data processing into the cache memory in advance and locking the cache memory, a specific data processing always results in a cache hit and a certain data processing time is guaranteed, real-time control, etc. Can be handled. However, since the microprocessor does not have a means for specifying the period during which the central processing unit accesses data and instructions held by such a cache memory in the locked state, as described above, even when cache hits continue, The inventor has also found that the clock signal is continuously supplied to the controller and the external interface circuit, which wastes power.

【0007】本発明の目的は、キャッシュメモリのキャ
ッシュヒット、キャッシュミスヒット又はアクセス要求
信号に対応して動的に変化される動作の不要又は必要な
状態に応じて内蔵モジュールの電力消費状態を適切に制
御して消費電力を低減させることができるデータ処理装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to appropriately adjust the power consumption state of a built-in module according to the unnecessary or necessary state of an operation dynamically changed in response to a cache hit, cache mishit or an access request signal of a cache memory. To provide a data processing apparatus capable of reducing power consumption by controlling the data processing.

【0008】本発明の別の目的は、キャッシュメモリが
ロック状態にされた期間に動作の不要な内蔵モジュール
の動作を停止させて消費電力を低減させることができる
データ処理装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a data processing device capable of reducing the power consumption by stopping the operation of the built-in module which does not need to operate during the period when the cache memory is locked. .

【0009】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application.

【0011】すなわち、中央処理装置(2)とキャッシ
ュメモリ(4)とを含んで成るデータ処理装置におい
て、前記キャッシュメモリのキャッシュミス状態を示す
ためのヒット情報(HIT)を参照し、それがキャッシ
ュミスを示していないとき動作不要な状態にある内部回
路を低消費電力状態に遷移させ、前記ヒット情報がキャ
ッシュミスを示しているとき低消費電力状態にある前記
内部回路の低消費電力状態を解除する、動的な低消費電
力制御を行なう制御手段(70)を採用するものであ
る。前記内部回路の低消費電力状態は、当該内部回路へ
のクロック信号(ICLK,PCLK,BCLK)の供
給停止によって達成することができる。動的な低消費電
力制御の対象とする回路は、例えばキャッシュメモリに
接続され外部又は周辺回路に対するバスサイクルなどを
制御するバスコントローラ(7)、そして前記バスコン
トローラに接続され外部とインタフェースされる入出力
回路(90)である。
That is, in a data processing device including a central processing unit (2) and a cache memory (4), hit information (HIT) for indicating a cache miss state of the cache memory is referred to, and the hit information (HIT) is referred to. When the hit information indicates a cache miss, the internal circuit in the operation unnecessary state is shifted to the low power consumption state, and when the hit information indicates a cache miss, the low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state is released. Control means (70) for performing dynamic low power consumption control. The low power consumption state of the internal circuit can be achieved by stopping the supply of clock signals (ICLK, PCLK, BCLK) to the internal circuit. The circuits to be subjected to the dynamic low power consumption control include, for example, a bus controller (7) connected to a cache memory and controlling a bus cycle for an external or peripheral circuit, and an input connected to the bus controller and interfaced with the outside. An output circuit (90).

【0012】上記した手段によれば、キャッシュメモリ
がキャッシュヒット状態に転じたとき、バスコントロー
ラや入出力回路がDMAC(Direct Memory Access Con
troller:ダイレクト・メモリ・アクセス・コントロー
ラ)等その他の回路モジュールのために動作を行なって
いなければ、バスコントローラや入出力回路などはクロ
ック信号の供給が停止されて低消費電力状態にされる。
一方、バスコントローラや入出力回路などが低消費電力
状態にあるとき、キャッシュメモリがキャッシュミス状
態に転じたとき、バスコントローラや入出力回路などへ
のクロック信号の供給を再開して低消費電力状態を解除
する。このように、キャッシュメモリの状態に応じて動
的に変化される動作不要又は必要な状態に応じてバスコ
ントローラや入出力回路などの電力消費状態を適切に制
御でき、キャッシュメモリを内蔵したデータ処理装置の
電力消費を低減することができる。
According to the above-described means, when the cache memory changes to the cache hit state, the bus controller and the input / output circuit are controlled by the DMAC (Direct Memory Access Controller).
If no operation is performed for other circuit modules such as a controller (direct memory access controller), the supply of the clock signal to the bus controller, the input / output circuit, and the like is stopped and the power consumption is reduced.
On the other hand, when the bus controller or the input / output circuit is in the low power consumption state, or when the cache memory changes to the cache miss state, the supply of the clock signal to the bus controller or the input / output circuit is resumed to reduce the power consumption state. Cancel. As described above, the power consumption state of the bus controller and the input / output circuit can be appropriately controlled according to the operation unnecessary or necessary state dynamically changed according to the state of the cache memory, and the data processing with the built-in cache memory can be appropriately performed. The power consumption of the device can be reduced.

【0013】上記データ処理装置において、周辺回路モ
ジュールに対して静的な低消費電力制御をも行なうこと
ができる。例えば、周辺回路モジュールへの同期動作用
のクロック信号の供給と停止を指示するための制御情報
が前記中央処理装置によって設定されるコントロールレ
ジスタ手段(STBCR1,STBCR2)を設ける。
前記中央処理装置は前記コントロールレジスタ手段に対
する制御情報の設定によって周辺回路モジュール(8,
10)に対するクロック供給を静的に制御する。
In the above data processing apparatus, static low power consumption control can also be performed on the peripheral circuit module. For example, there is provided control register means (STBCR1, STBCR2) in which control information for instructing supply and stop of a clock signal for synchronous operation to peripheral circuit modules is set by the central processing unit.
The central processing unit sets the peripheral circuit module (8,
The clock supply to 10) is statically controlled.

【0014】ロック機能を選択可能なキャッシュメモリ
を搭載したデータ処理装置においては、前記キャッシュ
メモリにロック機能が選択されているとき動作不要な状
態にある内部回路を低消費電力状態に制御する制御手段
(70)を採用することができる。ロック機能が選択さ
れると、キャッシュメモリは連想メモリ部が保有するキ
ャッシュエントリの全部又は一部に対するリプレースを
禁止し、リプレースが禁止されたエントリに対する中央
処理装置のアクセスが連続する限りキャッシュヒットが
連続する。ロック機能を選択するときはそのようなアク
セスを行なうのが一般的であり、それ故に、ロック状態
において、バスコントローラや入出力回路などは外部ア
クセスを行なう必要はない。よって、ロック状態におい
て、バスコントローラや入出力回路などへのクロック信
号の供給を停止させることにより、それら回路で無駄に
電力が消費されることを防止できる。したがって、ロッ
ク機能をサポートしたキャッシュメモリを内蔵するデー
タ処理装置の電力消費を低減することができる。
In a data processing apparatus equipped with a cache memory capable of selecting a lock function, a control means for controlling an internal circuit which does not require operation when the lock function is selected in the cache memory to a low power consumption state. (70) can be adopted. When the lock function is selected, the cache memory prohibits the replacement of all or a part of the cache entries held by the associative memory unit, and the cache hit continues as long as the central processing unit continues to access the entry for which the replacement is prohibited. I do. When the lock function is selected, such access is generally performed. Therefore, in the locked state, the bus controller and the input / output circuit do not need to perform external access. Therefore, in the locked state, by stopping the supply of the clock signal to the bus controller, the input / output circuit, and the like, it is possible to prevent unnecessary power consumption in those circuits. Therefore, it is possible to reduce the power consumption of the data processing device including the cache memory supporting the lock function.

【0015】上記ロック機能に着目した低消費電力化の
手段を採用したデータ処理装置には、更に、前記キャッ
シュメモリのキャッシュミス状態を示すためのヒット情
報を参照し、それがキャッシュミスを示していないとき
動作不要な状態にある内部回路を低消費電力状態に遷移
させ、前記ヒット情報がキャッシュミスを示していると
き低消費電力状態にある前記内部回路の低消費電力状態
を解除する手段を、併せて採用する事も可能である。
In the data processing apparatus employing the means for reducing power consumption focusing on the lock function, the data processing apparatus further refers to hit information for indicating a cache miss state of the cache memory, which indicates a cache miss. Means for causing the internal circuit in an operation unnecessary state to transition to a low power consumption state when there is no means for releasing the low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state when the hit information indicates a cache miss, It is also possible to adopt at the same time.

【0016】本発明による別の観点のデータ処理装置
は、キャッシュメモリの前記ヒット情報に代えて、前記
キャッシュメモリから前記バスコントローラへのアクセ
ス要求信号(REQ2)を参照し、それがアクセス要求
を示していないとき動作不要な状態にある内部回路を低
消費電力状態に遷移させ、前記アクセス要求信号がアク
セス要求を示しているとき低消費電力状態にある前記内
部回路の低消費電力状態を解除する、動的な低消費電力
制御を行なう制御手段を採用することができる。これに
よっても上記同様、キャッシュメモリの状態に応じて動
的に変化される動作不要又は必要な状態に応じてバスコ
ントローラや入出力回路などの電力消費状態を適切に制
御でき、キャッシュメモリを内蔵したデータ処理装置の
電力消費を低減することができる。但し、キャッシュメ
モリから前記バスコントローラへの前記アクセス要求信
号(REQ2)は、キャッシュメモリのヒット情報(H
IT)がキャッシュミスであることに応じてアクセス要
求を指示する。したがって、前記キャッシュメモリのヒ
ット情報を直接参照する場合に比べて、低消費電力状態
の解除の時期が遅れる事に注意しなければならない。
A data processing apparatus according to another aspect of the present invention refers to an access request signal (REQ2) from the cache memory to the bus controller instead of the hit information of the cache memory, which indicates an access request. When the access request signal indicates an access request, cancels the low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state when the internal circuit in the operation unnecessary state transitions to the low power consumption state when not in operation. Control means for performing dynamic low power consumption control can be employed. As described above, similarly to the above, it is possible to appropriately control the power consumption state of the bus controller and the input / output circuit according to the operation unnecessary or necessary state dynamically changed according to the state of the cache memory, and to incorporate the cache memory. The power consumption of the data processing device can be reduced. However, the access request signal (REQ2) from the cache memory to the bus controller corresponds to the cache memory hit information (H
IT) issues an access request in response to a cache miss. Therefore, care must be taken that the timing of releasing the low power consumption state is delayed as compared with the case where the hit information of the cache memory is directly referred to.

【0017】ここで、キャッシュメモリを内蔵するデー
タ処理装置は、キャッシュメモリの容量などを大きくし
てキャッシュヒット率を高くして、データ処理能力を向
上させる傾向にある。キャッシュヒット率が高くなる
程、バスコントローラや外部インタフェース回路が外部
メモリアクセスのために使用される頻度は激減する。こ
れを考慮すれば、キャッシュメモリがキャッシュミス状
態ではないとき、バスコントローラや外部入出力回路な
どへのクロック信号の供給を停止することにより、デー
タ処理措置の電力消費量が著しく低減されることを期待
できる。
Here, data processing devices having a built-in cache memory tend to increase the cache hit rate by increasing the capacity of the cache memory and the like, thereby improving the data processing capability. As the cache hit ratio increases, the frequency with which the bus controller and the external interface circuit are used for accessing the external memory decreases drastically. Considering this, when the cache memory is not in the cache miss state, stopping the supply of the clock signal to the bus controller, the external input / output circuit, and the like significantly reduces the power consumption of the data processing measures. Can be expected.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

《マイクロコンピュータ》図2には本発明の一実施例に
係るシングルチップマイクロコンピュータ(シングルチ
ップマイクロプロセッサ、シングルチップマイクロコン
トローラ)の様なデータ処理装置のブロック図が示され
る。同図に示されるマイクロコンピュータ(MPU)1
は、例えば公知の半導体集積回路製造技術によって単結
晶シリコンのような1個の半導体基板(半導体チップ)
に形成される。このマイクロコンピュータ1は、特に制
限されないが、ローカルバスL−bus、内部バスI−
bus、及びペリフェラルバスP−busなどを有す
る。それらバスはデータ、アドレス、制御信号の各信号
線群を備えている。
<< Microcomputer >> FIG. 2 is a block diagram of a data processing device such as a single-chip microcomputer (single-chip microprocessor, single-chip microcontroller) according to an embodiment of the present invention. Microcomputer (MPU) 1 shown in FIG.
Is a single semiconductor substrate (semiconductor chip) made of, for example, single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.
Formed. Although not particularly limited, the microcomputer 1 includes a local bus L-bus and an internal bus I-bus.
bus and a peripheral bus P-bus. These buses are provided with data, address, and control signal lines.

【0019】ローカルバスL−busには中央処理装置
(CPU)2、ディジタル・シグナル・プロセッサ(D
SP)3、キャッシュメモリ(CACHE)4、アドレ
ス変換ユニット(MMU:メモリマネージメントユニッ
トとも記す)5及びクロックパルスジェネレータ(CP
G)14が結合される。キャッシュメモリ4は他方にお
いて内部バスI−busに結合され、当該内部バスI−
busにはライトバックバッファ(WBBUF)6及び
バスコントローラ(BSC)7が接続される。バスコン
トローラ7は、外部入出力回路(EXIF)9及び前記
ペリフェラルバスP−busに接続される。外部入出力
回路9は、アドレス、データ及び制御信号の各信号線群
を備えた外部バスEX−busなどにインタフェース可
能になされる。外部バスEX−busには外部メモリ
(MMRY)20が代表的に示されている。前記ペリフ
ェラルバスP−busには、周辺モジュールとして、例
えば、ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMA
C)8、及びその他の周辺回路PMD10が結合されて
いる。
A central processing unit (CPU) 2 and a digital signal processor (D) are connected to the local bus L-bus.
SP) 3, cache memory (CACHE) 4, address translation unit (MMU: also referred to as memory management unit) 5, and clock pulse generator (CP
G) 14 is combined. The cache memory 4 is connected on the other hand to the internal bus I-bus.
The bus is connected to a write-back buffer (WBBUF) 6 and a bus controller (BSC) 7. The bus controller 7 is connected to an external input / output circuit (EXIF) 9 and the peripheral bus P-bus. The external input / output circuit 9 can be interfaced with an external bus EX-bus having signal lines for address, data and control signals. An external memory (MMRY) 20 is representatively shown on the external bus EX-bus. The peripheral bus P-bus includes, for example, a direct memory access controller (DMA) as a peripheral module.
C) 8 and other peripheral circuits PMD10.

【0020】前記マイクロコンピュータ1は、クロック
パルスジェネレータ(CPG)14から出力されるクロ
ック信号15に同期動作される。前記CPU3及びDM
AC8がバスマスタモジュールを構成する。前記その他
の周辺回路10は、特に制限されないが、シリアルコミ
ュニケーションインタフェースコントローラ、リアルタ
イムクロック回路及びタイマ回路等とされる。周辺回路
10は前記バスコントローラ7を介してCPU2又はD
MAC8によってアクセスされる。
The microcomputer 1 is operated in synchronization with a clock signal 15 output from a clock pulse generator (CPG) 14. The CPU 3 and DM
AC8 constitutes a bus master module. The other peripheral circuits 10 include, but are not limited to, a serial communication interface controller, a real-time clock circuit, and a timer circuit. The peripheral circuit 10 is connected to the CPU 2 or D via the bus controller 7.
Accessed by MAC8.

【0021】中央処理装置2は、特に制限されないが、
汎用レジスタや算術論理演算器で代表される演算部と、
プログラムカウンタなどの制御用レジスタ群、そして命
令のフェッチや解読並びに命令実行手順を制御したり演
算制御を行う命令制御部などを有する。中央処理装置2
は外部メモリ20などから命令をフェッチし、その命令
を命令デコーダにて解読することにより、当該命令に応
じたデータ処理を行う。
Although the central processing unit 2 is not particularly limited,
An operation unit represented by a general-purpose register and an arithmetic logic unit;
It includes a control register group such as a program counter, and an instruction control unit that controls an instruction fetching and decoding, an instruction execution procedure, and an arithmetic control. Central processing unit 2
Fetches an instruction from the external memory 20 or the like, and decodes the instruction with an instruction decoder to perform data processing corresponding to the instruction.

【0022】前記ディジタル・シグナル・プロセッサ3
は、それ専用のバスX−bus,Y−busを介してX
メモリ(XMEM)11及びYメモリ(YMEM)12
に接続される。Xメモリ11及びYメモリ12は内部バ
スI−busにもインタフェースされる。メモリコント
ローラ(MCNT)13はXメモリ11及びYメモリ1
2に対するDSP3からのアクセス要求と内部バスI−
bus側からのアクセス要求とを監視し、アクセス要求
の調停などを行なう。前記メモリ11,12はCPU2
のワーク領域としても利用可能にされている。CPU2
はDSP3のためにデータフェッチを行なうだけでな
く、DSP3のための固定小数点命令を含む全ての命令
をフェッチする。
The digital signal processor 3
Is connected via its dedicated buses X-bus and Y-bus.
Memory (XMEM) 11 and Y memory (YMEM) 12
Connected to. The X memory 11 and the Y memory 12 are also interfaced to the internal bus I-bus. The memory controller (MCNT) 13 includes the X memory 11 and the Y memory 1
Access request from DSP 3 to internal bus I-
It monitors access requests from the bus side and arbitrates access requests. The memories 11 and 12 are a CPU 2
It can also be used as a work area. CPU2
Not only fetches data for DSP3, but also fetches all instructions, including fixed-point instructions for DSP3.

【0023】マイクロコンピュータ1は、特に制限され
ないが、32ビットの仮想アドレスで規定される仮想ア
ドレス空間と29ビットの物理アドレスで規定される物
理アドレス空間を扱う。仮想アドレスを物理アドレスに
変換するためのアドレス変換情報は仮想ページ番号とそ
れに対応される物理ページ番号を含んでいる。アドレス
変換テーブル21はマイクロコンピュータ1の外部メモ
リ20に形成される。アドレス変換テーブル21のアド
レス変換情報のうち、最近利用されたものがアドレス変
換バッファ(TLB)50に格納されることになる。ア
ドレス変換バッファ50はデータ及び命令のアドレス変
換情報を有し、データフェッチ又は命令フェッチのため
にCPU2がローカルバスL−busに出力する仮想ア
ドレスの仮想ページ番号に応ずる物理ページ番号をアド
レス変換情報から連想検索する。検索の結果、目的とす
るアドレス変換情報がある場合(TLBヒット)、その
アドレス変換情報を用いて、当該仮想アドレスを物理ア
ドレスに変換する。前記検索の結果、目的とするアドレ
ス変換情報がない場合(TLBミス)、目的とするアド
レス変換情報を前記外部メモリ20上のアドレス変換テ
ーブル21から読み込む。上記アドレス変換動作はTL
B制御部(TLB−C)51によって制御される。
Although not particularly limited, the microcomputer 1 handles a virtual address space defined by a 32-bit virtual address and a physical address space defined by a 29-bit physical address. Address conversion information for converting a virtual address to a physical address includes a virtual page number and a corresponding physical page number. The address conversion table 21 is formed in the external memory 20 of the microcomputer 1. Of the address translation information in the address translation table 21, the one recently used is stored in the address translation buffer (TLB) 50. The address conversion buffer 50 has address conversion information of data and instructions, and converts a physical page number corresponding to a virtual page number of a virtual address output to the local bus L-bus by the CPU 2 for data fetch or instruction fetch from the address conversion information. Perform an associative search. As a result of the search, if there is target address translation information (TLB hit), the virtual address is translated into a physical address using the address translation information. As a result of the search, when there is no target address conversion information (TLB miss), the target address conversion information is read from the address conversion table 21 on the external memory 20. The above address conversion operation is TL
It is controlled by a B control unit (TLB-C) 51.

【0024】キャッシュメモリ4は、特に制限されない
が、4ウェイ・セットアソシアティブ形式の連想メモリ
部としてのキャッシュメモリ部(CACHE−M)40
とキャッシュ制御部(CACHE−C)41を備える。
キャッシュメモリ部40に対するインデックスは論理ア
ドレスの一部を用いて行われ、エントリのタグ部には物
理アドレスが保有され、インデックスされたタグ部はそ
の論理アドレスがアドレス変換ユニット5で変換された
物理アドレスと比較され、その比較結果に応じてキャッ
シュミス/ヒットが判定される。
Although not particularly limited, the cache memory 4 is a cache memory unit (CACHE-M) 40 as a 4-way set associative type associative memory unit.
And a cache control unit (CACHE-C) 41.
The index for the cache memory unit 40 is performed by using a part of the logical address. The tag part of the entry holds the physical address, and the indexed tag part is the physical address obtained by converting the logical address by the address conversion unit 5. And a cache miss / hit is determined according to the comparison result.

【0025】図3には前記キャッシュメモリ4の一例が
示される。キャッシュメモリ部40は最大256個のキ
ャッシュラインを構成するためのメモリセルアレイを有
し、このメモリセルアレイはアドレスアレイ400とデ
ータアレイ401から構成される。一つのキャッシュラ
インは、物理ページ番号によって構成されるキャッシュ
タグ(アドレスタグ)CTAG、有効ビットV、ダーテ
ィービットU及びそれに対応される16バイトのデータ
LW0〜LW3を含む。キャッシュタグCTAG、有効
ビットV及びダーティービットUはアドレスアレイ40
0に、データLW0〜LW3はデータアレイ401に配
置される。有効ビットVはキャッシュラインに有効なデ
ータが含まれているかを示し、論理値“1”で有効、
“0”で無効を意味する。ダーティービットUはライト
バックモードでキャッシュメモリ4が利用されるときに
用いられ、ライトバックモードにおいて書込みが発生し
たとき、論理値“1”にされる。このダーティービット
Uによって対応するエントリのデータと外部メモリのデ
ータとの不一致を知ることができる。このダーティービ
ットUはパワーオンリセットで論理値“0”に初期化さ
れる。
FIG. 3 shows an example of the cache memory 4. The cache memory unit 40 has a memory cell array for configuring a maximum of 256 cache lines, and this memory cell array includes an address array 400 and a data array 401. One cache line includes a cache tag (address tag) CTAG constituted by a physical page number, a valid bit V, a dirty bit U, and 16-byte data LW0 to LW3 corresponding thereto. Cache tag CTAG, valid bit V and dirty bit U are stored in address array 40.
0, the data LW0 to LW3 are arranged in the data array 401. The valid bit V indicates whether valid data is included in the cache line, and is valid with a logical value “1”.
“0” means invalid. The dirty bit U is used when the cache memory 4 is used in the write-back mode, and is set to a logical value “1” when writing occurs in the write-back mode. By this dirty bit U, it is possible to know the mismatch between the data of the corresponding entry and the data of the external memory. This dirty bit U is initialized to a logical value "0" by a power-on reset.

【0026】前記キャッシュメモリ部40は、特に制限
されないが、セットアソシアティブとされ、4個のウェ
イWAY0〜WAY3を有する。キャッシュエントリを
選択するためのインデックスアドレスは論理アドレス信
号のビット4〜ビット11までの8ビットを用いる。イ
ンデックスされた各ウェイのキャッシュラインのキャッ
シュタグは、キャッシュ制御部41に含まれる比較器C
MP0〜CMP3によって対応する物理ページ番号と比
較される。この物理ページ番号はMMU5から供給され
る。キャッシュタグCTAGと物理ページ番号が一致
し、有効ビットVが論理値“1”のとき、対応する比較
器CMP0〜CMP3から出力される信号が論理値
“1”にされる。前記信号は対応するデータアレイに供
給され、それが論理値“1”のときデータアレイ401
でインデックスされた32バイトのキャッシュラインデ
ータが選択される。選択されたキャッシュラインデータ
は、論理アドレスのビット2及び3によりセレクタSE
Lで選択される。前記比較器CMP0〜CMP3から出
力される信号の論理和信号がキャッシュメモリのヒット
/ミス信号42とされる。
Although not particularly limited, the cache memory section 40 is set associative and has four ways WAY0 to WAY3. As the index address for selecting the cache entry, 8 bits from bit 4 to bit 11 of the logical address signal are used. The index of the cache tag of the cache line of each way is stored in the comparator C included in the cache control unit 41.
It is compared with the corresponding physical page number by MP0 to CMP3. This physical page number is supplied from MMU5. When the cache tag CTAG matches the physical page number and the valid bit V has the logical value “1”, the signals output from the corresponding comparators CMP0 to CMP3 are set to the logical value “1”. The signal is supplied to the corresponding data array, and when it is a logical value "1", the data array 401
The 32-byte cache line data indexed by is selected. The selected cache line data is stored in the selector SE by bits 2 and 3 of the logical address.
Selected by L. The logical sum signal of the signals output from the comparators CMP0 to CMP3 is used as a hit / miss signal 42 of the cache memory.

【0027】前記キャッシュメモリ4は、データフェッ
チ又は命令フェッチに際してアドレス変換ユニット5で
変換された物理アドレスを受け取り、これに基づいて上
述の通りキャッシュエントリの連想検索を行う。検索結
果がリードヒットであれば、ヒットに係るキャッシュラ
インからその物理アドレスに応ずるデータがローカルバ
スL−busに出力される。検索結果がリードミスであ
れば、ミスに係るデータを含む1キャッシュライン分の
データがバスコントローラ7を介して外部メモリ20か
ら読み込まれて、キャッシュフィルが行われる。これに
よってキャッシュミスに係るデータが前記ローカルバス
L−busに読出される。検索結果がライトヒットした
場合、キャッシュ動作モードがコピーバックモードなら
ばヒットしたエントリにデータを書き込み、当該エント
リのダーティービットをセットする。セット状態のダー
ティービットにより外部メモリ20のデータとの不整合
状態が分かり、前記キャッシュフィル動作で当該ダーテ
ィーなキャッシュエントリがキャッシュメモリ4から追
い出されるとき、外部メモリ20への書き戻しが行われ
る。ライトスルーモードではヒットしたエントリにデー
タを書き込むと共に外部メモリ20へのデータの書込み
も併せて行われる。検索結果がライトミスである場合、
コピーバックモードならキャッシュフィルを行うと共に
ダーティービットをセットしてタグアドレスを更新し、
フィルを行ったキャッシュラインにデータを書き込む。
ライトスルーモードの場合には外部メモリに対してのみ
書込みを行う。
The cache memory 4 receives the physical address converted by the address conversion unit 5 at the time of data fetch or instruction fetch, and performs an associative search for a cache entry based on the physical address as described above. If the search result is a read hit, data corresponding to the physical address is output from the cache line related to the hit to the local bus L-bus. If the search result is a read miss, data for one cache line including the data relating to the miss is read from the external memory 20 via the bus controller 7 and cache filling is performed. As a result, the data relating to the cache miss is read onto the local bus L-bus. When the search result is a write hit, if the cache operation mode is the copy back mode, data is written to the hit entry and the dirty bit of the entry is set. The inconsistent state with the data in the external memory 20 is known from the dirty bit in the set state. When the dirty cache entry is evicted from the cache memory 4 by the cache fill operation, the write back to the external memory 20 is performed. In the write-through mode, data is written to the hit entry, and data writing to the external memory 20 is also performed. If the search result is a typo,
In copyback mode, cache fill is performed and the dirty bit is set to update the tag address.
Write data to the filled cache line.
In the case of the write-through mode, writing is performed only to the external memory.

【0028】キャッシュフィルはキャッシュラインのデ
ータを外部メモリ20から読み込む動作であり、読み込
んだデータをキャッシュラインに書込むためにはキャッ
シュエントリのリプレースが行なわれる。このとき、無
効なキャッシュエントリがある場合には当該無効なキャ
ッシュエントリがリプレースされる。無効なキャッシュ
エントリが無い場合、例えば、LRU(Least Recently
Used)等の論理に従って最も最近利用されていないキ
ャッシュエントリをリプレースの対象とする。リプレー
ス制御はキャッシュ制御部41が行なう。ライトバック
バッファ6はキャッシュメモリのキャッシュミス時にキ
ャッシュフィルを行なうとき外部メモリに書き戻すべき
データを一時的に蓄えて当該キャッシュミスに係るデー
タの連想メモリ部40への書込みを優先させるためのも
のである。
A cache fill is an operation of reading data of a cache line from the external memory 20. To write the read data to the cache line, a cache entry is replaced. At this time, if there is an invalid cache entry, the invalid cache entry is replaced. When there is no invalid cache entry, for example, LRU (Least Recently)
The cache entry that has not been used most recently is subject to replacement according to a logic such as Used. The replacement control is performed by the cache control unit 41. The write-back buffer 6 temporarily stores data to be written back to the external memory when performing a cache fill at the time of a cache miss in the cache memory, and prioritizes writing of data related to the cache miss to the associative memory unit 40. is there.

【0029】尚、CPU2が管理するメモリ空間に対し
てキャッシュメモリ4によるキャッシュの対象とされる
アドレス空間は、特に制限されないが、マイクロコンピ
ュータの動作モードに応じて決定されている。
The address space to be cached by the cache memory 4 with respect to the memory space managed by the CPU 2 is not particularly limited, but is determined according to the operation mode of the microcomputer.

【0030】前記キャッシュメモリ4はキャッシュロッ
ク機能を有する。すなわち、ロック機能とは、キャッシ
ュメモリ部40が保有するキャッシュエントリの全部又
は一部に対するリプレースを選択的に禁止可能にする機
能である。この例では、CPU2によって制御データが
設定されるキャッシュ制御レジスタCCRにロック機能
制御情報の格納が設けられている。ロック機能のための
制御情報は、図4に例示されるように、2ビットのロッ
クイネーブルビットLE0,LE1と、2ビットのロッ
クステータスビットLST0,LST1である。
The cache memory 4 has a cache lock function. That is, the lock function is a function that can selectively inhibit replacement of all or a part of the cache entries held by the cache memory unit 40. In this example, storage of lock function control information is provided in a cache control register CCR in which control data is set by the CPU 2. The control information for the lock function is a 2-bit lock enable bit LE0, LE1 and a 2-bit lock status bit LST0, LST1, as exemplified in FIG.

【0031】ロックイネーブルビットLE0,LE1
は、CPU2がキャッシュメモリ4に必要なデータを予
めストアするときの動作態様を指定するための制御情報
である。LE0,LE1=0,0はキャッシュ制御部の
LRU論理が示すウェイにデータを格納する事を指示
し、LE0,LE1=0,1はウェイWAY3にデータ
を格納する事を指示し、LE0,LE1=1,0はウェ
イWAY2にデータを格納する事を指示し、LE0,L
E1=1,1は未定義であり設定不可能とされる。キャ
ッシュメモリ4に必要なデータを予めストアする動作
は、特に制限されないが、キャッシュメモリ部40に対
するストア動作を指示するプリフェッチ命令をCPU2
が実行することによって行なわれる。
Lock enable bits LE0, LE1
Is control information for designating an operation mode when the CPU 2 stores necessary data in the cache memory 4 in advance. LE0, LE1 = 0, 0 instructs to store data in the way indicated by the LRU logic of the cache control unit, LE0, LE1 = 0, 1 instructs to store data in way WAY3, and LE0, LE1 = 1, 0 indicates that data is stored in way WAY2, and LE0, L
E1 = 1,1 is undefined and cannot be set. The operation of storing necessary data in the cache memory 4 in advance is not particularly limited, but a prefetch instruction instructing a store operation to the cache memory unit 40 is issued by the CPU 2.
Is performed.

【0032】前記ロックステータスビットLST0,L
ST1はリプレースを禁止(キャッシュエントリをロッ
ク)するウェイを指定する。LST0,LST1=0,
0はロック動作を行なわない(4個のウェイWAY0〜
WAY3の全てをLRU論理に従ったリプレースの対象
にする)ことを指示する。LST0,LST1=0,1
はウェイWAY3をロックする(ウェイWAY0,WA
Y1,WAY2をLRU論理に従ったリプレースの対象
とする)ことを指示し、LST0,LST1=1,0は
ウェイWAY2をロックする(ウェイWAY0,WAY
1,WAY3をLRU論理に従ったリプレースの対象と
する)ことを指示し、LST0,LST1=1,1はウ
ェイWAY3,WAY2をロックする(ウェイWAY
0,WAY1をLRU論理に従ったリプレースの対象と
する)ことを指示する。キャッシュ制御部41に含まれ
るLRU論理は前記ロックステータスビットLST0,
LST1ビットで指定されたウェイをLRUによるリプ
レースの対象から除外するように制御する。
The lock status bits LST0, LST0
ST1 specifies a way for which replacement is prohibited (cache entry is locked). LST0, LST1 = 0,
0 does not perform the lock operation (four ways WAY0 to WAY0).
All of the way 3 are subject to replacement according to the LRU logic). LST0, LST1 = 0,1
Locks way WAY3 (way WAY0, WAY
LST0, LST1 = 1, 0 locks the way WAY2 (way WAY0, WAY).
1, WAY3 are to be replaced according to the LRU logic), and LST0, LST1 = 1, 1 locks ways WAY3, WAY2 (way WAY).
0, WAY1 are subject to replacement according to the LRU logic). The LRU logic included in the cache control unit 41 includes the lock status bits LST0,
The way specified by the LST1 bit is controlled so as to be excluded from replacement by the LRU.

【0033】前記バスコントローラ7は、CPU3やD
MAC8によるアクセス対象回路(アクセス対象とされ
るアドレスエリア)に応じて、アクセスデータサイズ、
アクセスタイム、ウェイトステートの挿入制御などを行
なって、バスサイクルを制御する。
The bus controller 7 includes a CPU 3 and a D
The access data size, depending on the circuit to be accessed by the MAC 8 (the address area to be accessed),
The bus cycle is controlled by controlling access time and insertion of a wait state.

【0034】上記マイクロコンピュータ1はクロックパ
ルスジェネレータ14から出力されるクロック信号15
に同期動作される。このマイクロコンピュータ1は、所
定の内蔵モジュールに供給されるクロック信号を選択的
に供給停止する事により、低消費電力制御を実現する。
その内容を大別すると、第1に、キャッシュメモリ4の
キャッシュミス状態を示すためのヒット情報HITを用
いた動的な低消費電力制御、第2に、キャッシュメモリ
のロック状態を反映した低消費電力制御、第3に、周辺
回路に対する静的な低消費電力制御とされる。前記第1
及び第2の低消費電力制御は特に制限されないが、バス
コントローラ7に含まれる動的クロック制御回路70が
キャッシュ制御部41からのヒット情報HITとロック
情報LOCKなどを参照して行なう。第3の低消費電力
制御は、クロックパルスジェネレータ14が行なう。以
下、上記3つの低消費電力制御が詳細に説明される。
The microcomputer 1 has a clock signal 15 output from a clock pulse generator 14.
Is operated synchronously. The microcomputer 1 realizes low power consumption control by selectively stopping supply of a clock signal supplied to a predetermined built-in module.
The contents are roughly classified into: first, dynamic low power consumption control using hit information HIT for indicating the cache miss state of the cache memory 4; second, low power consumption reflecting the lock state of the cache memory. Third, power control is static low power consumption control for peripheral circuits. The first
The second low power consumption control is not particularly limited, but is performed by the dynamic clock control circuit 70 included in the bus controller 7 with reference to the hit information HIT and the lock information LOCK from the cache control unit 41. The third low power consumption control is performed by the clock pulse generator 14. Hereinafter, the above three low power consumption controls will be described in detail.

【0035】《低消費電力制御》図1は前記低消費電力
制御に着目して図2に示された前記マイクロコンピュー
タ1の詳細な構成を部分的に示したものである。CPU
2は、メモリアクセスを行なうときメモリアクセス要求
信号としてのリクエスト信号REQ1をアサートする。
キャッシュ制御部41は前記リクエスト信号REQ1の
アサートによってキャッシュメモリ部40の連想検索を
可能にする。
<< Low Power Consumption Control >> FIG. 1 partially shows a detailed configuration of the microcomputer 1 shown in FIG. 2 focusing on the low power consumption control. CPU
2 asserts a request signal REQ1 as a memory access request signal when performing memory access.
The cache control unit 41 enables an associative search of the cache memory unit 40 by asserting the request signal REQ1.

【0036】連想検索の結果がキャッシュヒットであれ
ば、キャッシュ制御部41は、レディー信号RDY1を
CPU2にアサートする。これによってCPU2は、リ
ードアクセスの場合にはキャッシュメモリ部40から出
力されたデータを読み込み、ライトアクセスの場合には
データの書き込み完了を認識する。
If the result of the associative search is a cache hit, the cache control unit 41 asserts the ready signal RDY1 to the CPU2. Thereby, the CPU 2 reads the data output from the cache memory unit 40 in the case of the read access, and recognizes the completion of the data writing in the case of the write access.

【0037】連想検索の結果がキャッシュミスであれ
ば、キャッシュ制御部41はバスコントローラ7にリク
エスト信号REQ2をアサートして外部メモリアクセス
などのバスアクセスの起動を要求する。バスコントロー
ラ7はその要求に答え、キャッシュミスに係るアドレス
に対するバスアクセス、例えば外部入出力回路9を介す
る外部メモリアクセス等を起動する。前記キャッシュミ
スがリードミスであれば、バスコントローラ7はミスに
係るデータを含む1キャッシュライン分のデータを外部
メモリ20から読み込み、レディー信号RDY2をアサ
ートすると共に1キャッシュライン分のデータを内部バ
スI−busに出力する。これを受けてキャッシュ制御
部41はキャッシュメモリ部40に対するキャッシュフ
ィルを行なうと共に、キャッシュミスに係るデータを前
記ローカルバスL−busに出力し、レディー信号RD
Y1をアサートする。その時の検索結果がライトミスで
ある場合、コピーバックモードなら上記同様のキャッシ
ュフィルを行うと共にダーティービットをセットしてタ
グアドレスを更新し、フィルを行ったキャッシュライン
にデータを書き込む。ライトスルーモードの場合にはバ
スコントローラ7を介してキャッシュミスに係るアドレ
スの外部メモリに対してのみ書込みを行う。
If the result of the associative search is a cache miss, the cache control unit 41 asserts the request signal REQ2 to the bus controller 7 to request activation of bus access such as external memory access. The bus controller 7 responds to the request and activates a bus access to the address related to the cache miss, for example, an external memory access via the external input / output circuit 9. If the cache miss is a read miss, the bus controller 7 reads one cache line of data including the data relating to the miss from the external memory 20, asserts the ready signal RDY2, and transfers one cache line of data to the internal bus I- Output to bus. In response to this, the cache control unit 41 cache-fills the cache memory unit 40, outputs data related to a cache miss to the local bus L-bus, and outputs the ready signal RD
Assert Y1. If the search result at that time is a write miss, in the copy back mode, the same cache fill as described above is performed, the dirty bit is set, the tag address is updated, and the data is written to the filled cache line. In the case of the write-through mode, writing is performed via the bus controller 7 only to the external memory at the address related to the cache miss.

【0038】図1においてDMACは、特に制限されな
いが、DMA転送動作を行なうときバスコントローラ7
にバス要求信号BREQをアサートし、それに応答して
バス承認信号BACKがアサートされることによりバス
権を獲得して、DMA転送動作を開始する。特に制限さ
れないが、DMA転送動作はバスコントローラ7経由で
行なわれる。
In FIG. 1, the DMAC is not particularly limited.
, A bus request signal BREQ is asserted, and in response to this, a bus acknowledgment signal BACK is asserted to acquire a bus right and start a DMA transfer operation. Although not particularly limited, the DMA transfer operation is performed via the bus controller 7.

【0039】図1には周辺モジュールとしてDMAC8
とその他の周辺回路10が代表的に示されている。外部
入出力回路9は、入出力バッファや端子機能を兼用する
ためのマルチプレクサ等を含み、所謂I/Oポートを構
成する。図1では便宜上、外部入出力回路9を、外部バ
スに接続される外部バスインタフェースポート90、D
MAC8の外部DMA転送リクエスト信号などの入力に
割り当てられたI/Oポート91、周辺回路10に割り
当てられたI/Oポート92に分けている。
FIG. 1 shows a DMAC 8 as a peripheral module.
And other peripheral circuits 10 are representatively shown. The external input / output circuit 9 includes an input / output buffer, a multiplexer for sharing a terminal function, and the like, and forms a so-called I / O port. In FIG. 1, for convenience, the external input / output circuit 9 is connected to an external bus interface port 90 connected to an external bus.
It is divided into an I / O port 91 assigned to an input of an external DMA transfer request signal of the MAC 8 and an I / O port 92 assigned to the peripheral circuit 10.

【0040】前記クロックパルスジェネレータ14はク
ロック信号ICLK,BCLK,PCLKを出力すると
共に、代表的に示された周辺回路のクロック信号PCL
K−1,PCLK−2,BCLK−2を出力する。前記
クロック信号の周波数はICLK≧BCLK(BCLK
−1,BCLK−2)≧PCLK(PCLK−1,PC
LK−2)の関係を有する。CPU2やキャッシュメモ
リ4などは前記クロック信号ICLKに同期動作され
る。クロック信号BCLK(BCLK−1,BCLK−
2)は外部アクセスのときに利用される同期クロック信
号である。クロック信号PCLK(PCLK−1,PC
LK−2)は周辺モジュールのための同期クロック信号
である。
The clock pulse generator 14 outputs clock signals ICLK, BCLK, and PCLK, and generates a clock signal PCL of a representative peripheral circuit.
K-1, PCLK-2 and BCLK-2 are output. The frequency of the clock signal is ICLK ≧ BCLK (BCLK
-1, BCLK-2) ≧ PCLK (PCLK-1, PC
LK-2). The CPU 2 and the cache memory 4 are operated in synchronization with the clock signal ICLK. The clock signal BCLK (BCLK-1, BCLK-
2) is a synchronous clock signal used at the time of external access. Clock signal PCLK (PCLK-1, PC
LK-2) is a synchronous clock signal for the peripheral module.

【0041】バスコントローラ7は内部バスI−bu
s、ペリフェラルバスP−bus及び外部入出力回路9
とインタフェースされる性質上、3種類のクロック信号
ICLK,BCLK,PCLKが供給される。外部バス
インタフェースポート90にはクロック信号BCLK,
PCLKが、I/Oポート91にはクロック信号BCL
K−1,PCLK−1が、周辺モジュール10にはクロ
ック信号BCLK−2,PCLK−2が供給される。
The bus controller 7 has an internal bus I-bu
s, peripheral bus P-bus and external input / output circuit 9
Three types of clock signals ICLK, BCLK, and PCLK are supplied due to the nature of interfacing with the clock. A clock signal BCLK,
PCLK is supplied to the I / O port 91 by the clock signal BCL.
K-1 and PCLK-1 are supplied to the peripheral module 10, and clock signals BCLK-2 and PCLK-2 are supplied to the peripheral module 10.

【0042】バスコントローラ7は、バス権調停論理回
路71、入出力制御論理回路72、コントロールレジス
タ73及びデータバッファ74を有し、更に前記動的ク
ロック制御回路70などを有する。前記コントロールレ
ジスタ73はバスコントローラ7の動作を決定するため
の制御情報がCPU2によって設定される。データバッ
ファ74はアクセス対象回路の動作速度の相違を吸収す
るために設けられている。バス権調停論理回路71はキ
ャッシュ制御部41からのリクエスト信号REQ2とD
MAC8からのバス要求信号BREQとによるバス権要
求を調停する。入出力制御論理回路72はバス権要求が
あったとき、それによるアクセスアドレスエリア等に応
じてバスサイクルの起動を制御する。この入出力制御論
理回路72は、バスサイクルを起動しないとき、モジュ
ールアイドル状態とされる。モジュールアイドル状態
は、バスアクセス要求の待ち状態であり、モジュールア
イドルステータス信号M−IDLのハイレベルによって
示される。モジュールアイドルステータス信号M−ID
Lのローレベルはビジー状態を示し、ビジー状態におい
てバスコントローラ7はアクセス動作を起動している。
The bus controller 7 has a bus arbitration logic circuit 71, an input / output control logic circuit 72, a control register 73 and a data buffer 74, and further has the dynamic clock control circuit 70 and the like. Control information for determining the operation of the bus controller 7 is set in the control register 73 by the CPU 2. The data buffer 74 is provided to absorb the difference in the operation speed of the access target circuit. The bus right arbitration logic circuit 71 receives the request signals REQ2 from the cache control unit 41 and D
It arbitrates for a bus right request based on the bus request signal BREQ from the MAC 8. When there is a bus request, the input / output control logic circuit 72 controls the activation of the bus cycle according to the access address area or the like. When the input / output control logic circuit 72 does not start a bus cycle, it is set to a module idle state. The module idle state is a state of waiting for a bus access request, and is indicated by a high level of the module idle status signal M-IDL. Module idle status signal M-ID
The low level of L indicates a busy state, and in the busy state, the bus controller 7 has started an access operation.

【0043】前記動的クロック制御回路70は、前記モ
ジュールアイドル状態か否かを示すモジュールアイドル
ステータス信号M−IDL(図5参照)、ヒット情報H
IT及びロック情報LOCKを入力し、それら入力信号
の状態に応じてバスコントローラ7及び外部バスインタ
フェースポート90に対する低消費電力制御を行なう。
ヒット情報HITはキャッシュメモリ4における前記キ
ャッシュヒット/ミス信号42の判定結果がキャッシュ
ミスであるときローレベルにされる信号である。このヒ
ット情報HITはこれがレベル反転される事により前記
リクエスト信号REQ2とされる。ロック情報LOCK
は前記ロックステータスビットLST0,LST1=
0,0以外(キャッシュメモリのウェイがロックされた
状態)でハイレベルにされる。
The dynamic clock control circuit 70 includes a module idle status signal M-IDL (see FIG. 5) indicating whether or not the module is idle, and hit information H.
IT and lock information LOCK are input, and low power consumption control is performed on the bus controller 7 and the external bus interface port 90 according to the state of the input signals.
The hit information HIT is a signal which is set to a low level when the determination result of the cache hit / miss signal 42 in the cache memory 4 is a cache miss. The hit information HIT is used as the request signal REQ2 by inverting the level of the hit information HIT. Lock information LOCK
Are the lock status bits LST0, LST1 =
The level is set to a high level other than 0,0 (the way of the cache memory is locked).

【0044】前記ヒット情報HITとロック情報LOC
Kは、図5に示されるように、論理和ゲートORで論理
和が採られ、当該論理和信号とモジュールアイドルステ
ータス信号M−IDLとはアンドゲートANDで論理積
が採られる。この論理積信号がストップ信号STPとさ
れる。ストップ信号STPは図5に例示されたバスコン
トローラ7のクロックドライバ75に与えられる。クロ
ックドライバ75の出力はクロックドライバ75A〜7
5Dを介してバスコントローラ7内の各内部回路へ向け
て振り分けられる。また、前記ストップ信号STPは、
外部バスインタフェースポート90のクロックドライバ
901にも与えられる。ストップ信号STPがハイレベ
ルのとき、それを受けるクロックドライバ75,901
などはその出力をハイレベル又はローレベルに固定し、
後段へのクロック信号の供給を停止さする。これによ
り、ストップ信号STPのハイレベル期間においてバス
コントローラ7及びバスインタフェースポート90の内
部クロック信号の変化が停止される。内部クロック信号
の変化が停止されると、バスコントローラ7や外部イン
タフェースポート90の内部回路の電力消費が少なくさ
れる。ここで、バスコントローラ7において内部クロッ
ク信号の供給が停止される回路部分は、バスコントロー
ラ7の全ての内部回路に限定されない。外部インタフェ
ースポート90を介して外部バス制御を行なう回路部分
だけであってもよい。また、このとき、バスコントロー
ラ7がDRAM(Dynamic Random Access Memory)のリ
フレッシュコントローラを含み、外部にDRAMが接続
されるとき、当該リフレッシュコントローラは動的なク
ロック制御の対象から外される。
The hit information HIT and the lock information LOC
As shown in FIG. 5, a logical sum of K is obtained by a logical sum gate OR, and a logical product of the logical sum signal and the module idle status signal M-IDL is obtained by an AND gate AND. This AND signal is used as the stop signal STP. The stop signal STP is provided to the clock driver 75 of the bus controller 7 illustrated in FIG. Outputs of the clock driver 75 are clock drivers 75A to 75A.
It is distributed to each internal circuit in the bus controller 7 via 5D. Further, the stop signal STP is
It is also provided to the clock driver 901 of the external bus interface port 90. When the stop signal STP is at a high level, the clock drivers 75 and 901 receiving the stop signal STP
Etc. fix its output to high level or low level,
The supply of the clock signal to the subsequent stage is stopped. Thus, the change of the internal clock signals of the bus controller 7 and the bus interface port 90 is stopped during the high level period of the stop signal STP. When the change of the internal clock signal is stopped, the power consumption of the bus controller 7 and the internal circuits of the external interface port 90 is reduced. Here, the circuit portion of the bus controller 7 where the supply of the internal clock signal is stopped is not limited to all the internal circuits of the bus controller 7. Only a circuit portion that performs external bus control via the external interface port 90 may be used. Further, at this time, when the bus controller 7 includes a refresh controller of a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and the DRAM is connected to the outside, the refresh controller is excluded from dynamic clock control.

【0045】図6及び図7にはヒット情報HITなどに
従ってクロック信号の供給を停止する場合のタイミング
チャートの一例が示される。モジュールアイドル状態に
おいて時刻t0でキャッシュミスを生ずると、これに同
期してヒット情報HITがキャッシュミス状態を示し、
バスコントローラ7や外部入出力回路9の所定の内部回
路へのクロック信号の供給が開始される。その後、時刻
t1ではキャッシュヒットの状態にされるが、モジュー
ルスアイドルテータス信号M−IDLがビジー状態にさ
れている。これは、例えばDMAC8がバスコントロー
ラ7を用いているような状態である。この状態において
はバスコントローラ7等への内部クロック信号の供給は
停止されない。時刻t2にモジュールアイドルステータ
ス信号M−IDLがアイドル状態にされ、このときヒッ
ト情報HITがキャッシュミス状態を示していないの
で、バスコントローラ7等の所定内部回路へのクロック
信号の供給が停止される。
FIGS. 6 and 7 show an example of a timing chart when the supply of the clock signal is stopped in accordance with the hit information HIT or the like. When a cache miss occurs at time t0 in the module idle state, the hit information HIT indicates the cache miss state in synchronization with this,
The supply of the clock signal to the bus controller 7 and a predetermined internal circuit of the external input / output circuit 9 is started. Thereafter, at time t1, the cache is hit, but the module idle status signal M-IDL is busy. This is a state where, for example, the DMAC 8 uses the bus controller 7. In this state, the supply of the internal clock signal to the bus controller 7 and the like is not stopped. At time t2, the module idle status signal M-IDL is set to the idle state. At this time, the supply of the clock signal to predetermined internal circuits such as the bus controller 7 is stopped because the hit information HIT does not indicate the cache miss state.

【0046】図7に示される状態では、キャッシュヒッ
トの状態においてヒット情報HITがキャッシュミス状
態を示しておらず、モジュールアイドルステータス信号
M−IDLがビジー状態にされている。この場合には、
クロック信号の供給は停止されない。
In the state shown in FIG. 7, in the cache hit state, the hit information HIT does not indicate a cache miss state, and the module idle status signal M-IDL is in a busy state. In this case,
The supply of the clock signal is not stopped.

【0047】図8にはキャッシュメモリのロック機能を
用いる場合の処理フローが示される。先ず、CPU2は
レジスタCCRのロックイネーブルLE0,LE1をセ
ットしてデータをストアするウェイを指定する(S
1)。CPU2はプリフェッチ命令を実行して、指定さ
れたウェイにデータをストアする(S2)。次いで、C
PU2はロックステータスビットLS0,LS1をセッ
トしてロック動作を選択する(S3)。これにより、キ
ャッシュメモリ4は指定されたウェイに対するリプレー
スが禁止される。この間、ロック情報LOCKがハイレ
ベルにされ、バスコントローラ7及び外部バスインタフ
ェースポート90における内部回路へのクロック信号の
供給が停止され、無駄な電力消費が抑えられる(S
4)。この状態は図9の時刻t0〜時刻t1の期間とさ
れる。ロック機能の解除はロックステータスビットLS
T0,LST1=0,0の設定で指示され(S5)、こ
れにより、ロック情報LOCKがローレベルにネゲート
され、キャッシュメモリは通常動作される(S6)。
FIG. 8 shows a processing flow when the lock function of the cache memory is used. First, the CPU 2 sets the lock enable LE0, LE1 of the register CCR and designates a way to store data (S
1). The CPU 2 executes the prefetch instruction and stores the data in the designated way (S2). Then C
PU2 sets the lock status bits LS0 and LS1, and selects the lock operation (S3). This prohibits the cache memory 4 from replacing the designated way. During this time, the lock information LOCK is set to the high level, the supply of the clock signal to the internal circuits in the bus controller 7 and the external bus interface port 90 is stopped, and wasteful power consumption is suppressed (S
4). This state is a period from time t0 to time t1 in FIG. The lock function is released by the lock status bit LS
An instruction is given by setting T0, LST1 = 0, 0 (S5), whereby the lock information LOCK is negated to a low level, and the cache memory operates normally (S6).

【0048】以上のように、動的クロック制御回路70
は、前記ヒット情報HITがキャッシュミス状態を示し
ていないとき、バスコントローラ7や入出力回路9がD
MAC8等のために動作を行なっていなければ、バスコ
ントローラ7や入出力回路9などの所定内部回路へのク
ロック信号の供給が停止されて、低消費電力状態にされ
る。バスコントローラ7や入出力回路9などが低消費電
力状態にあるとき、キャッシュメモリ4がキャッシュミ
スに転じたとき、動的クロック制御回路70は、バスコ
ントローラ7や入出力回路9などへのクロック信号の供
給を再開して低消費電力状態を解除する。このように、
キャッシュメモリ4の状態に応じて動的に変化される動
作不要又は必要な状態に応じてバスコントローラ7や入
出力回路9などの電力消費状態を適切に制御でき、キャ
ッシュメモリを内蔵したマイクロコンピュータ1の電力
消費を低減することができる。
As described above, the dynamic clock control circuit 70
When the hit information HIT does not indicate a cache miss state, the bus controller 7 and the input / output circuit 9
If the operation is not performed for the MAC 8 or the like, the supply of the clock signal to predetermined internal circuits such as the bus controller 7 and the input / output circuit 9 is stopped, and a low power consumption state is set. When the cache memory 4 turns into a cache miss when the bus controller 7 or the input / output circuit 9 is in the low power consumption state, the dynamic clock control circuit 70 outputs a clock signal to the bus controller 7 or the input / output circuit 9 or the like. Is restarted to release the low power consumption state. in this way,
A microcomputer 1 having a built-in cache memory that can appropriately control the power consumption state of the bus controller 7 and the input / output circuit 9 according to the operation unnecessary or necessary state dynamically changed according to the state of the cache memory 4. Power consumption can be reduced.

【0049】また、キャッシュメモリ4にロック機能を
選択すると、その間、キャッシュメモリ4はキャッシュ
メモリ部40が保有するキャッシュエントリの全部又は
一部に対するリプレースを禁止し、リプレースが禁止さ
れたエントリに対するCPU2のアクセスが連続する限
りキャッシュヒットが連続する。ロック機能を選択する
ときはキャッシュヒットが連続するようなアクセスを行
なうのが一般的であり、それ故に、キャッシュメモリ4
のロック状態において、バスコントローラ7や入出力回
路9などは外部アクセスを行なう必要はない。よって、
動的クロック制御回路70がロック情報LOCKに基づ
きキャッシュメモリ4のロック状態においてバスコント
ローラ7や入出力回路9などへのクロック信号の供給を
停止させることにより、それら回路7,9で無駄に電力
が消費されることを防止できる。
When the lock function is selected for the cache memory 4, the cache memory 4 prohibits the replacement of all or a part of the cache entries held by the cache memory unit 40 during that time. Cache hits continue as long as access continues. When the lock function is selected, it is common to make an access such that cache hits are continuous, and therefore, the cache memory 4
In the locked state, there is no need for the bus controller 7 and the input / output circuit 9 to perform external access. Therefore,
The dynamic clock control circuit 70 stops the supply of the clock signal to the bus controller 7 and the input / output circuit 9 in the locked state of the cache memory 4 based on the lock information LOCK. It can be prevented from being consumed.

【0050】更に、キャッシュメモリ4を内蔵するマイ
クロコンピュータ1は、キャッシュメモリ4の容量など
を大きくしてキャッシュヒット率を高くし、データ処理
能力を向上させる傾向にあるので、データ処理の内容に
応じて、バスコントローラ7や外部インタフェース回路
9が外部メモリアクセスのために使用される頻度は少な
くされる。マイクロコンピュータ1の上記のような傾向
を考慮すれば、上記手段による動的なクロック供給制御
によりマイクロコンピュータ1の電力消費量を著しく低
減できることが明らかであろう。
Further, the microcomputer 1 having the built-in cache memory 4 tends to increase the cache hit rate by increasing the capacity of the cache memory 4 and improve the data processing capability. Thus, the frequency with which the bus controller 7 and the external interface circuit 9 are used for external memory access is reduced. In view of the above tendency of the microcomputer 1, it is clear that the power consumption of the microcomputer 1 can be significantly reduced by the dynamic clock supply control by the above means.

【0051】前記クロックパルスジェネレータ14は、
発振回路、分周回路、クロックドライバ及びクロック制
御レジスタSTBCR1、STBCR2を有する。図1
0にはクロック制御レジスタSTBCR1、STBCR
2の一例が示される。MSTP0〜MSTP8はDMA
C8に代表されるような周辺回路モジュールに割り当て
られた制御ビットであり、“1”が設定されると、対応
するクロックゲートが所定値に固定される。例えばMS
TP1が論理値“1”にされると、クロックパルスジェ
ネレータ14はクロック信号PCLK−1,BCLK−
1の出力を一定値に固定する。MSTP2が論理値
“1”にされると、クロックパルスジェネレータ14は
クロック信号PCLK−2,BCLK−2の出力を一定
値に固定する。これにより、個々の周辺回路に対するク
ロック供給を静的に制御でき、周辺回路の静的な低消費
電力制御も併せてを行なうことができる。
The clock pulse generator 14 comprises:
An oscillation circuit, a frequency divider, a clock driver, and clock control registers STBCR1 and STBCR2 are provided. FIG.
To 0, the clock control registers STBCR1, STBCR
Two examples are shown. MSTP0 to MSTP8 are DMA
This is a control bit assigned to a peripheral circuit module represented by C8. When "1" is set, the corresponding clock gate is fixed at a predetermined value. For example MS
When TP1 is set to the logical value "1", the clock pulse generator 14 outputs the clock signals PCLK-1 and BCLK-.
1 is fixed to a constant value. When MSTP2 is set to the logical value "1", the clock pulse generator 14 fixes the outputs of the clock signals PCLK-2 and BCLK-2 to a constant value. Thus, the clock supply to each peripheral circuit can be statically controlled, and the static low power consumption control of the peripheral circuit can also be performed.

【0052】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist of the invention. No.

【0053】例えば、上記実施例ではヒット情報HIT
を用いて動的な低消費電力制御を行なったが、その代わ
りにリクエスト信号REQ2を用いてもよい。これによ
っても上記同様、キャッシュメモリ4の状態に応じて動
的に変化される動作不要又は必要な状態に応じてバスコ
ントローラ7や入出力回路9などの電力消費状態を適切
に制御でき、キャッシュメモリ4を内蔵したマイクロコ
ンピュータの電力消費を低減することができる。但し、
キャッシュメモリ4から前記バスコントローラ7への前
記アクセス要求信号REQ2は、前述の通り、キャッシ
ュメモリ4のヒット情報HITがキャッシュミスである
ことに応じてアクセス要求を指示する。したがって、前
記キャッシュメモリ4のヒット情報HITを直接参照し
て動的なクロック停止制御を行なう場合に比べて、低消
費電力状態の解除の時期が遅れる事に注意しなければな
らない。
For example, in the above embodiment, the hit information HIT
, Dynamic low power consumption control is performed, but the request signal REQ2 may be used instead. As described above, the power consumption state of the bus controller 7 and the input / output circuit 9 can be appropriately controlled according to the operation unnecessary or necessary state dynamically changed according to the state of the cache memory 4 as described above. 4 can reduce the power consumption of the microcomputer incorporating the same. However,
As described above, the access request signal REQ2 from the cache memory 4 to the bus controller 7 indicates an access request in response to the hit information HIT of the cache memory 4 indicating a cache miss. Therefore, it should be noted that the timing of releasing the low power consumption state is delayed as compared with the case where dynamic clock stop control is performed by directly referring to the hit information HIT of the cache memory 4.

【0054】また、リプレースの論理はLRU論理に限
定されず、ランダム論理等別の論理を採用することも可
能である。
The replacement logic is not limited to the LRU logic, and another logic such as a random logic can be adopted.

【0055】動的なクロック停止制御の対象を周辺回路
モジュールに広げることも可能である。例えば、起動制
御がCPUによって行なわれる周辺回路モジュールの場
合、起動要求によって当該周辺回路モジュールにクロッ
ク信号を供給し、動作の完了を以ってクロック信号の供
給を停止させることができる。
The object of the dynamic clock stop control can be extended to peripheral circuit modules. For example, in the case of a peripheral circuit module in which activation control is performed by a CPU, a clock signal can be supplied to the peripheral circuit module in response to an activation request, and the supply of the clock signal can be stopped when the operation is completed.

【0056】また、バスコントローラにおいて動的なク
ロック停止制御によってクロック信号の供給が停止され
る回路部分は適宜変更することが可能である。また、動
的な低消費電力制御はクロック信号の供給停止制御に限
定されず、内部回路に対する電源供給を若しくは内部回
路の電源電圧を動的に制御して低消費電力を実現する事
も可能である。
The circuit part in which the supply of the clock signal is stopped by the dynamic clock stop control in the bus controller can be appropriately changed. Further, the dynamic low power consumption control is not limited to the clock signal supply stop control, and it is also possible to realize low power consumption by supplying power to the internal circuit or dynamically controlling the power supply voltage of the internal circuit. is there.

【0057】[0057]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0058】すなわち、キャッシュメモリのキャッシュ
ミスを示すためのヒット情報、或いはバスコントローラ
に対するアクセス要求信号を参照し、バスコントローラ
や外部インタフェース回路の動作が必要な場合だけそれ
ら回路の内部にクロック信号を供給し、外部アクセスな
どを必要としないキャッシュヒットの状態ではバスコン
トローラや外部インタフェース回路等へのクロック信号
の供給を停止させることができる。したがって、キャッ
シュメモリの状態に応じて動的に変化される動作不要又
は必要な状態に応じてバスコントローラや入出力回路な
どの電力消費状態を適切に制御でき、キャッシュメモリ
を内蔵したデータ処理装置の電力消費を低減することが
できる。
That is, by referring to hit information for indicating a cache miss of the cache memory or an access request signal to the bus controller, a clock signal is supplied to the bus controller and the external interface circuit only when the operation of the circuit is necessary. However, the supply of the clock signal to the bus controller, the external interface circuit, and the like can be stopped in a cache hit state that does not require external access. Therefore, it is possible to appropriately control the power consumption state of the bus controller and the input / output circuit according to the operation unnecessary or necessary state dynamically changed according to the state of the cache memory. Power consumption can be reduced.

【0059】更に周辺回路に対する静的な低消費電力制
御も併用する事により、無駄な電力消費を更に削減でき
る。
Further, by using static low power consumption control for the peripheral circuits, wasteful power consumption can be further reduced.

【0060】ロック機能を選択可能なキャッシュメモリ
を搭載する場合には、キャッシュメモリにロック機能が
選択されているとき動作不要な状態にある内部回路を低
消費電力状態に制御する制御手段を採用することによ
り、ロック機能が選択されるとき、外部アクセスのため
の動作が実質的に不要とされるバスコントローラや入出
力回路における電力消費を低減できる。
When a cache memory capable of selecting a lock function is mounted, a control means for controlling an internal circuit which does not need to operate when the lock function is selected in the cache memory to a low power consumption state is employed. Thus, when the lock function is selected, it is possible to reduce power consumption in the bus controller and the input / output circuit which does not substantially require an operation for external access.

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

【図1】本発明の一例に係るマイクロコンピュータにお
ける低消費電力制御に関係する回路部分を詳細に示した
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing in detail a circuit portion related to low power consumption control in a microcomputer according to an example of the present invention.

【図2】本発明の一例に係るマイクロコンピュータの全
体を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an entire microcomputer according to an example of the present invention.

【図3】キャッシュメモリ4の一例を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a cache memory 4;

【図4】キャッシュメモリのロック機能の設定に用いら
れるコントロールレジスタのフォーマット図である。
FIG. 4 is a format diagram of a control register used for setting a lock function of a cache memory.

【図5】動的なクロック停止制御のための具体的な論理
構成の一例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a specific logical configuration for dynamic clock stop control.

【図6】ヒット情報とモジュールアイドルステータス信
号とに基づいてクロック信号の供給を停止させるときの
一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart showing an example when stopping supply of a clock signal based on hit information and a module idle status signal.

【図7】ヒット情報とモジュールアイドルステータス信
号とに基づいてクロック信号の供給を停止させない場合
の一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart showing an example of a case where supply of a clock signal is not stopped based on hit information and a module idle status signal.

【図8】キャッシュメモリのロック機能を用いる時の制
御手順の一例を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a control procedure when the lock function of the cache memory is used.

【図9】ロック情報を用いてクロック信号の供給を停止
させる場合の一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 9 is a timing chart illustrating an example of a case where supply of a clock signal is stopped using lock information.

【図10】クロック制御レジスタの一例を示すフォーマ
ット図である。
FIG. 10 is a format diagram illustrating an example of a clock control register.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マイクロコンピュータ 2 CPU 4 キャッシュメモリ 40 キャッシュメモリ部 41 キャッシュ制御部 CCR キャッシュ制御レジスタ HIT ヒット情報 LOCK ロック情報 M−IDL モジュールアイドルステータス信号 REQ2 リクエスト信号 7 バスコントローラ 70 動的クロック制御回路 STP ストップ信号 9 外部入出力回路 90 外部バスインタフェースポート 91,92 I/Oポート 14 クロックパルスジェネレータ STBCR1,CTBCR2 ICLK,BCLK,PCLK クロック信号 PCLK−1,BCLK−1,PCLK−2,BCLK
−2 クロック信号
Reference Signs List 1 microcomputer 2 CPU 4 cache memory 40 cache memory unit 41 cache control unit CCR cache control register HIT hit information LOCK lock information M-IDL module idle status signal REQ2 request signal 7 bus controller 70 dynamic clock control circuit STP stop signal 9 external I / O circuit 90 External bus interface port 91, 92 I / O port 14 Clock pulse generator STBCR1, CTBCR2 ICLK, BCLK, PCLK Clock signal PCLK-1, BCLK-1, PCLK-2, BCLK
-2 clock signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴 淳一 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 川崎 郁也 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 松田 賢悟 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 橋本 幸治 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junichi Shiba 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. No. 20-1, Hitachi Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor Division (72) Inventor Kengo Matsuda 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Incorporated Semiconductor Division, Hitachi Ltd. (72) Koji Hashimoto Tokyo 5-22-1, Kamizuhoncho, Kodaira City Inside Hitachi Microcomputer System Co., Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中央処理装置とキャッシュメモリとを含
み1つの半導体基板上に形成されたデータ処理装置にお
いて、前記キャッシュメモリのキャッシュミス状態を示
すためのヒット情報を参照し、それがキャッシュミスを
示していないとき動作不要な状態にある内部回路を低消
費電力状態に遷移させ、前記ヒット情報がキャッシュミ
スを示しているとき低消費電力状態にある前記内部回路
の低消費電力状態を解除する、動的な低消費電力制御を
行なう制御手段を設けて成るものであることを特徴とす
るデータ処理装置。
In a data processing device formed on one semiconductor substrate including a central processing unit and a cache memory, hit data for indicating a cache miss state of the cache memory is referred to, and the hit information is referred to as a cache miss. When not shown, the internal circuit in the operation unnecessary state is transited to the low power consumption state, and when the hit information indicates a cache miss, the low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state is released. A data processing device comprising control means for performing dynamic low power consumption control.
【請求項2】 前記制御手段は、内部回路へのクロック
信号の供給を停止させて当該内部回路を低消費電力状態
に遷移させ、クロック信号停止状態にある前記内部回路
へのクロック信号の供給を再開させることによって低消
費電力状態にある前記内部回路の低消費電力状態を解除
するものであることを特徴とする請求項1記載のデータ
処理装置。
2. The control means stops supply of a clock signal to an internal circuit to cause the internal circuit to transition to a low power consumption state, and supplies a clock signal to the internal circuit in a clock signal stopped state. 2. The data processing device according to claim 1, wherein the low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state is released by restarting the operation.
【請求項3】 前記内部回路は、キャッシュメモリに接
続されバスサイクルを制御するバスコントローラと、前
記バスコントローラに接続され外部とインタフェースさ
れる入出力回路であることを特徴とする請求項2記載の
データ処理装置。
3. The circuit according to claim 2, wherein the internal circuit is a bus controller connected to a cache memory and controlling a bus cycle, and an input / output circuit connected to the bus controller and interfaced with the outside. Data processing device.
【請求項4】 周辺回路モジュールと、個々の周辺回路
モジュールへの同期動作用のクロック信号の供給と停止
を指示するための制御情報が前記中央処理装置によって
設定されるコントロールレジスタ手段とを更に含み、前
記中央処理装置は前記コントロールレジスタ手段に対す
る制御情報の設定によって周辺回路モジュールに対する
クロック供給を静的に制御可能である事を特徴とする請
求項3記載のデータ処理装置。
4. A peripheral circuit module further comprising control register means for setting, by the central processing unit, control information for instructing supply and stop of a clock signal for synchronous operation to each peripheral circuit module. 4. The data processing apparatus according to claim 3, wherein said central processing unit can statically control clock supply to peripheral circuit modules by setting control information in said control register means.
【請求項5】 中央処理装置と、キャッシュメモリと、
バスアクセス制御手段と、外部インタフェース手段と、
クロックパルスジェネレータとを半導体基板に含み、前
記クロックパルスジェネレータから出力されるクロック
信号に同期動作されるデータ処理装置であって、前記キ
ャッシュメモリは前記バスアクセス制御手段にヒット情
報を出力し、前記バスアクセス制御手段は、前記キャッ
シュメモリのキャッシュミス状態を示すためのヒット情
報を参照し、それがキャッシュミスを示していないとき
動作不要な状態にある内部回路へのクロック信号の供給
を停止させ、前記ヒット情報がキャッシュミスを示して
いるときクロック信号停止状態にある前記内部回路への
クロック信号の供給を再開させる、動的なクロック信号
供給制御を行なう制御手段を含んで成るものであること
を特徴とするデータ処理装置。
5. A central processing unit, a cache memory,
Bus access control means, external interface means,
A clock pulse generator on a semiconductor substrate, wherein the cache memory outputs hit information to the bus access control means, wherein the cache memory outputs hit information to the bus access control means; The access control unit refers to hit information for indicating a cache miss state of the cache memory, and when it does not indicate a cache miss, stops supplying a clock signal to an internal circuit in an operation unnecessary state, A control means for performing dynamic clock signal supply control for resuming supply of a clock signal to the internal circuit in a clock signal stopped state when the hit information indicates a cache miss. Data processing device.
【請求項6】 前記クロックパルスジェネレータから出
力されるクロック信号に同期動作される周辺回路モジュ
ールと、個々の周辺回路モジュールへの同期動作用のク
ロック信号の供給と停止を指示するための制御情報が前
記中央処理装置によって設定されるコントロールレジス
タ手段とを更に含み、前記中央処理装置は前記コントロ
ールレジスタ手段に対する制御情報の設定によって周辺
回路モジュールに対するクロック供給を静的に制御可能
である事を特徴とする請求項5記載のデータ処理装置。
6. A peripheral circuit module which operates synchronously with a clock signal output from the clock pulse generator, and control information for instructing supply and stop of a clock signal for synchronous operation to each peripheral circuit module includes: Control register means set by the central processing unit, wherein the central processing unit can statically control clock supply to peripheral circuit modules by setting control information for the control register means. The data processing device according to claim 5.
【請求項7】 中央処理装置と、キャッシュメモリと、
連想メモリ部が保有するキャッシュエントリの全部又は
一部に対するリプレースを禁止するロック機能を選択可
能にされたキャッシュメモリと、前記キャッシュメモリ
にロック機能が選択されているとき動作不要な状態にあ
る内部回路を低消費電力状態に制御する制御手段とを有
し、1つの半導体基板に形成されて成るものであること
を特徴とするデータ処理装置。
7. A central processing unit, a cache memory,
A cache memory in which a lock function for prohibiting replacement of all or a part of a cache entry held by the associative memory unit can be selected, and an internal circuit in which operation is unnecessary when the lock function is selected in the cache memory And control means for controlling the power consumption to a low power consumption state, the data processing apparatus being formed on one semiconductor substrate.
【請求項8】 前記制御手段は更に、前記キャッシュメ
モリのキャッシュミス状態を示すためのヒット情報を参
照し、それがキャッシュミスを示していないとき動作不
要な状態にある内部回路を低消費電力状態に遷移させ、
前記ヒット情報がキャッシュミスを示しているとき低消
費電力状態にある前記内部回路の低消費電力状態を解除
するものであることを特徴とする請求項7記載のデータ
処理装置。
8. The control means further refers to hit information for indicating a cache miss state of the cache memory, and when it does not indicate a cache miss, sets an internal circuit in an operation unnecessary state to a low power consumption state. To
8. The data processing apparatus according to claim 7, wherein when the hit information indicates a cache miss, the internal circuit in the low power consumption state is released from the low power consumption state.
【請求項9】 前記内部回路は、キャッシュメモリに接
続されバスサイクルを制御するバスコントローラと、前
記バスコントローラに接続され外部とインタフェースさ
れる入出力回路であることを特徴とする請求項7又は8
記載のデータ処理装置。
9. The internal circuit is a bus controller connected to a cache memory and controlling a bus cycle, and an input / output circuit connected to the bus controller and interfaced with the outside.
The data processing device according to claim 1.
【請求項10】 前記制御手段は、内部回路へのクロッ
ク信号の供給を停止させて当該内部回路を低消費電力状
態に制御するものであることを特徴とする請求項7乃至
9の何れか1項記載のデータ処理装置。
10. The control unit according to claim 7, wherein the control unit stops supplying a clock signal to an internal circuit and controls the internal circuit to a low power consumption state. The data processing device according to the item.
【請求項11】 周辺回路モジュールと、個々の周辺回
路モジュールへの同期動作用のクロック信号の供給と停
止を指示するための制御情報が前記中央処理装置によっ
て設定されるコントロールレジスタ手段とを更に含み、
前記中央処理装置は前記コントロールレジスタ手段に対
する制御情報の設定によって周辺回路モジュールに対す
るクロック供給を静的に制御可能である事を特徴とする
請求項10記載のデータ処理装置。
11. A peripheral circuit module, further comprising control register means for setting, by the central processing unit, control information for instructing supply and stop of a clock signal for synchronous operation to each peripheral circuit module. ,
11. The data processing device according to claim 10, wherein the central processing unit can statically control clock supply to a peripheral circuit module by setting control information in the control register unit.
【請求項12】 中央処理装置、キャッシュメモリ、バ
スサイクルを制御するバスコントローラ、及び前記バス
コントローラに接続され外部とインタフェースされる入
出力回路を含んで成るデータ処理装置において、前記キ
ャッシュメモリから前記バスコントローラへのアクセス
要求信号を参照し、それがアクセス要求を示していない
とき動作不要な状態にある内部回路を低消費電力状態に
遷移させ、前記アクセス要求信号がアクセス要求を示し
ているとき低消費電力状態にある前記内部回路の低消費
電力状態を解除する、動的な低消費電力制御を行なう制
御手段を設けて成るものであることを特徴とするデータ
処理装置。
12. A data processing device comprising a central processing unit, a cache memory, a bus controller for controlling a bus cycle, and an input / output circuit connected to the bus controller and interfaced with the outside. Referring to an access request signal to the controller, when it does not indicate an access request, the internal circuit in an operation unnecessary state is shifted to a low power consumption state, and when the access request signal indicates an access request, low power consumption is performed. A data processing apparatus comprising a control unit for performing dynamic low power consumption control for canceling a low power consumption state of the internal circuit in a power state.
【請求項13】 前記制御手段は、内部回路へのクロッ
ク信号の供給を停止させて当該内部回路を低消費電力状
態に遷移させ、クロック信号停止状態にある前記内部回
路へのクロック信号の供給を再開させることによって低
消費電力状態にある前記内部回路の低消費電力状態を解
除するものであることを特徴とする請求項12記載のデ
ータ処理装置。
13. The control means stops supply of a clock signal to an internal circuit, causes the internal circuit to transition to a low power consumption state, and supplies a clock signal to the internal circuit in a clock signal stopped state. 13. The data processing device according to claim 12, wherein the low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state is canceled by restarting.
【請求項14】 マイクロプロセッサと、このマイクロ
プロセッサによってアクセス可能にされたメモリとを含
むデータ処理システムであって、前記マイクロプロセッ
サは、中央処理装置、キャッシュメモリ、バスサイクル
を制御するバスコントローラ、及び前記バスコントロー
ラに接続され前記メモリとインタフェースされる入出力
回路と、前記キャッシュメモリのキャッシュミスを示す
ためのヒット情報を参照し、それがキャッシュミスを示
していない第1状態のとき動作不要な状態にある内部回
路を低消費電力状態に遷移させ、前記ヒット情報がキャ
ッシュミスを示している第2状態のとき低消費電力状態
にある前記内部回路の低消費電力状態を解除する、動的
な低消費電力制御を行なう制御手段を含んで成るもので
あることを特徴とするデータ処理システム。
14. A data processing system comprising a microprocessor and a memory accessible by the microprocessor, the microprocessor comprising a central processing unit, a cache memory, a bus controller for controlling bus cycles, and Reference is made to an input / output circuit connected to the bus controller and interfaced with the memory, and hit information for indicating a cache miss in the cache memory, and a state where operation is unnecessary when the first state does not indicate a cache miss A low power consumption state of the internal circuit in the low power consumption state when the hit information indicates the cache miss in the second state. Characterized by comprising control means for controlling power consumption. Over data processing system.
【請求項15】 中央処理装置と、連想記憶に用いられ
るキャッシュエントリのリプレースを禁止できるロック
機能の選択が可能なキャッシュメモリと、前記キャッシ
ュメモリにロック機能が選択されているとき動作不要な
状態にある内部回路を低消費電力状態にし、前記キャッ
シュメモリのキャッシュミス状態を示すためのヒット情
報がキャッシュミスを示していないとき動作不要な状態
にある内部回路を低消費電力状態に遷移させ、前記ヒッ
ト情報がキャッシュミスを示しているとき低消費電力状
態にある前記内部回路の低消費電力状態を解除する制御
手段とを1個の半導体基板に含んで成るものであること
を特徴とするデータ処理装置。
15. A central processing unit, a cache memory capable of selecting a lock function capable of prohibiting replacement of a cache entry used for associative storage, and an operation unnecessary state when a lock function is selected in the cache memory. A certain internal circuit is set to a low power consumption state, and when hit information for indicating a cache miss state of the cache memory does not indicate a cache miss, an internal circuit in an operation unnecessary state is shifted to a low power consumption state, A data processing apparatus comprising, on a single semiconductor substrate, control means for canceling the low power consumption state of the internal circuit which is in the low power consumption state when the information indicates a cache miss. .
【請求項16】 中央処理装置と、連想記憶に用いられ
るキャッシュエントリのリプレースを禁止できるロック
機能の選択が可能なキャッシュメモリと、複数個の周辺
回路モジュールと、周辺回路モジュールへの同期動作用
のクロック信号の供給と停止を指示するための制御情報
が前記中央処理装置によって設定されるクロックパルス
ジェネレータと、前記キャッシュメモリにロック機能が
選択されているとき動作不要な状態にある内部回路を低
消費電力状態とし、また、前記キャッシュメモリのキャ
ッシュミス状態を示すためのヒット情報がキャッシュミ
スを示していないとき動作不要な状態にある内部回路を
低消費電力状態に遷移させ、且つ、前記ヒット情報がキ
ャッシュミスを示しているとき低消費電力状態にある前
記内部回路の低消費電力状態を解除する制御手段とを1
個の半導体基板に含んで成るものであることを特徴とす
るデータ処理装置。
16. A central processing unit, a cache memory capable of selecting a lock function capable of inhibiting replacement of a cache entry used for associative memory, a plurality of peripheral circuit modules, and a synchronous operation for the peripheral circuit module. Low consumption of a clock pulse generator in which control information for instructing supply and stop of a clock signal is set by the central processing unit, and an internal circuit in an operation unnecessary state when a lock function is selected for the cache memory. A power state, and when the hit information for indicating the cache miss state of the cache memory does not indicate a cache miss, the internal circuit in an operation unnecessary state is shifted to a low power consumption state; Low power consumption of the internal circuit in a low power consumption state when indicating a cache miss Control means for canceling the power state
A data processing apparatus characterized in that the data processing apparatus includes a plurality of semiconductor substrates.
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