KR20000002638A - Semiconductor integrated circuit with processor embedded - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 집적 회로에 관한 것으로서, 특히, 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor integrated circuits, and more particularly, to a semiconductor integrated circuit including a processor.
최근 반도체 칩들은 제품의 경쟁력을 높이기 위해 새롭고 다양한 기능을 지속적으로 추가하고, 또한 제품의 가격 경쟁력을 높이기 위해 고집적도의 응용 주문형 집적 회로(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)를 많이 이용한다. 한편, 새로운 기능을 추가할 때마다 추가되는 기능을 하드웨어로 새롭게 설계하는 것은 많은 시간과 노력이 필요하기 때문에 새로운 기능추가가 어려워지게 된다. 이러한 어려운 점을 해소하고자 현재 생산되고 있는 많은 ASIC들은 디지털 신호 처리(DSP:Disital Signal Processing) 프로세서나 한정 명령 세트 컴퓨터(RISC:Reduced Instruction Set Computer)와 같은 프로세서를 내장하는 추세이다. 즉, 대부분의 기능을 소프트 웨어적으로 처리하고, 또한 새롭게 추가되는 기능도 프로그램을 추가하므로서 쉽게 새로운 기능을 추가할 수 있게 된다. 그러나, 일반적으로 프로세서를 통해 소프트 웨어적으로 어떠한 작업을 수행할 경우, 동일한 작업을 하드웨어로 구현한 논리 회로에서 수행하도록 하였을 때보다 많은 전류를 소모하게된다. 그 이유는 데이터 버스에 의해 프로세서의 내부 및 외부에 연결된 블록들이 많기 때문이다. 즉, 프로세서가 동작하고 있으면 프로세서와 데이터 버스로 연결된 블록들도 동작 상태가 되므로 전류 소모가 커지게 된다.Recently, semiconductor chips continue to add new and diverse functions to increase product competitiveness, and also use high-density Application Specific Integrated Circuits (ASICs) to increase product price competitiveness. On the other hand, it is difficult to add new functions because it requires a lot of time and effort to design new functions with hardware every time new functions are added. To address these challenges, many ASICs currently in production tend to incorporate processors such as Digital Signal Processing (DSP) processors or Reduced Instruction Set Computers (RISCs). In other words, most functions are handled in software, and new functions can be added easily by adding programs. However, in general, when performing any task in software through the processor, it consumes more current than when performing the same task in a logic circuit implemented in hardware. This is because there are many blocks connected to the inside and outside of the processor by the data bus. In other words, when the processor is operating, the blocks connected to the processor and the data bus are also in an operating state, thereby increasing current consumption.
결국, 프로세서를 내장하여 소프트 웨어적으로 처리하는 경우 전류 소모가 커지게 되며, 특히, 이동성을 고려한 휴대용 제품을 위한 반도체 칩의 경우 프로세서를 내장하게 되면 전류 소모량이 많아 연속사용할 수 있는 시간이 짧아지므로 경쟁력을 잃게 되는 문제점이 발생한다.As a result, when the processor is embedded and processed in software, the current consumption increases. In particular, in the case of a semiconductor chip for a portable product considering mobility, when the processor is embedded, the current consumption is large and the time for continuous use is shortened. There is a problem of losing competitiveness.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 프로세서의 소프트 웨어에서 자주 사용되는 서브루틴을 하드웨어화 하여 전류 소모를 줄일 수 있는 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit incorporating a processor capable of reducing current consumption by hardwareizing a subroutine frequently used in the software of the processor.
도 1은 본 발명에 의한 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a semiconductor integrated circuit incorporating a processor according to the present invention.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로는 제1 데이터 버스와 연결되고, 슬립 스타트 신호를 발생한 후, 슬립 모드가 되며, 웨이크업 신호에 응답하여 슬립 모드에서 벗어나는 중앙 처리 수단, 제3 데이터 버스와 연결되고, 작업 시작 신호에 응답하여 동작 상태가 되어 작업을 수행하고, 작업이 완료되었을 때 작업 완료 신호를 발생하는 로직 수단, 제2 데이터 버스와 연결되고, 작업 수행에 필요한 데이터를 저장하고, 작업 수행 결과로 발생되는 데이터를 저장하는 데이터 저장 수단, 버스 제어 신호에 응답하여 제1 데이터 버스와 제2 데이터 버스를 스위칭하는 제1 스위칭 수단, 반전된 버스 제어 신호에 응답하여 제2 데이터 버스와 제3 데이터 버스를 스위칭하는 제2 스위칭 수단, 중앙 처리 수단으로부터 발생되는 슬립 스타트 신호에 응답하여 버스 제어 신호와 상기 작업 시작 신호를 발생하고, 로직 수단으로부터 발생되는 작업 완료 신호에 응답하여 상기 웨이크업 신호를 발생하는 모드 제어 수단으로 구성되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, a semiconductor integrated circuit including a processor according to the present invention is connected to a first data bus, generates a sleep start signal, and then enters a sleep mode, and performs central processing to exit the sleep mode in response to the wakeup signal. Means, logic means connected with a third data bus, operating in response to a task start signal to perform a task, and generating a task completion signal when the task is completed, coupled with a second data bus, to perform the task Data storage means for storing necessary data and storing data generated as a result of performing the operation, first switching means for switching the first data bus and the second data bus in response to the bus control signal, responsive to the inverted bus control signal Second switching means for switching the second data bus and the third data bus by means of a central processing means And a mode control means for generating a bus control signal and the work start signal in response to a sleep start signal and for generating the wakeup signal in response to a work completion signal generated from logic means.
이하, 본 발명에 의한 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로를 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, a semiconductor integrated circuit incorporating a processor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로를 설명하기 위한 블록도로서, 중앙 처리부(100), 제1 리소스(resource)부(110), 모드 제어부(140), 제1 스위칭부(180), 제2 스위칭부(190) 및 제2 리소스부(120)로 구성된 프로세서(130), 데이터 저장부(150) 및 로직부(160)로 구성된다.1 is a block diagram illustrating a semiconductor integrated circuit incorporating a processor according to an exemplary embodiment of the present invention, which includes a central processing unit 100, a first resource unit 110, a mode control unit 140, and a first switching unit ( 180, the processor 130 includes a second switching unit 190 and a second resource unit 120, a data storage unit 150, and a logic unit 160.
도 1에 도시된 프로세서(130)는 기존의 프로세서와는 달리 리소스들을 제1 및 제2 리소스부(110 및 120) 두 종류로 나누어 제어한다. 여기서 제1 리소스부(110)는 항상 중앙 처리부(100)에 의해 기능이 수행되는 기능 블록들을 갖는 리소스들이고, 제2 리소스부(120)는 중앙 처리부(100) 또는 로직부(160)에 의해 기능이 수행될 수 있는 기능 블록들을 갖는 리소스들이다. 또한, 각 부간에 데이터를 주고 받기 위한 데이터 버스는 제1 및 제2 스위칭부(180 및 190)에 의해 제1, 제2 및 제3 데이터 버스(105, 115 및 125)로 나뉘어진다. 이때, 제1 스위칭부(180)는 버스 제어 신호(Sb)에 응답하여 제1 데이터 버스(105)와 제2 데이터 버스(115)사이를 스위칭하고, 제2 스위칭부(115)는 버스 제어 신호(Sb)에 응답하여 제2 데이터 버스(115)와 제3 데이터 버스(125)사이를 스위칭하며, 제1 스위칭부(180)와 제2 스위칭부(190)는 버스 제어 신호(Sb)에 응답하여 서로 상보적으로 동작한다.Unlike the conventional processor, the processor 130 illustrated in FIG. 1 divides and controls resources into two types of first and second resource units 110 and 120. In this case, the first resource unit 110 is a resource having functional blocks in which the function is always performed by the central processing unit 100, and the second resource unit 120 functions by the central processing unit 100 or the logic unit 160. These are resources with functional blocks that can be performed. In addition, the data bus for transmitting and receiving data between the respective units is divided into first, second and third data buses 105, 115, and 125 by the first and second switching units 180 and 190. In this case, the first switching unit 180 switches between the first data bus 105 and the second data bus 115 in response to the bus control signal Sb, and the second switching unit 115 switches the bus control signal. Switching between the second data bus 115 and the third data bus 125 in response to (Sb), the first switching unit 180 and the second switching unit 190 in response to the bus control signal (Sb) Complementary to each other.
한편, 중앙 처리부(100)는 현재 수행하고자 하는 기능에 상응하여 슬립 스타트(sleep start) 신호(Ss)를 발생한다. 즉, 현재 수행하고자 하는 기능이 제1 리소스부(110)에 의해 수행되는 기능이면, 중앙 처리부(100)는 "저" 논리 레벨을 갖는 슬립 스타트 신호(Ss)를 발생한다. 또한, 현재 수행하고자 하는 기능이 제2 리소스부(120)에 의해 수행되는 기능이면, 중앙 처리부(100)는 "고" 논리 레벨을 갖는 슬립 스타트 신호(Ss)를 발생한 후, 슬립 모드로 들어간다. 슬립 제어부(140)는 중앙 처리부(100)가 발생하는 슬립 스타트 신호(Ss)에 상응하여, 제1 및 제2 스위칭부(180 및 190)를 스위칭하기 위한 버스 제어 신호(Sb)와 로직부(160)를 제어하기 위한 작업 시작 신호(Sjs)를 각각 발생한다. 중앙 처리부(100)가 "저" 논리 레벨을 갖는 슬립 스타트 신호(Ss)를 발생하면, 모드 제어부(140)는 "저" 논리 레벨을 갖는 버스 제어 신호(Sb)와 작업 시작 신호(Sjs)를 발생하여 도 1에 도시된 장치를 소프트 웨어 모드로 한다. 즉, "저" 논리 레벨을 갖는 버스 제어 신호(Sb)에 의해 제1 스위칭부(180)는 "온(on)"되고, 제2 스위칭부(190)는 "오프(off)"되므로, 로직부(160)와 연결된 제3 데이터 버스(125)가 데이터 버스로부터 분리되게 된다. 또한, "저" 논리 레벨을 갖는 작업 시작 신호(Sjs)는 로직부(160)를 비동작 상태로 하므로, 결국 도 1에 도시된 장치는 중앙 처리부(100), 제1 및 제2 리소스부(110 및 120) 및 데이터 저장부(150)를 통해 소프트 웨어적으로 기능을 수행하게 된다. 이때, 데이터 저장부(150)에는 기능 수행시 필요한 데이터가 저장되어 있고, 기능 수행 결과로 발생되는 새로운 데이터를 저장해 둔다.Meanwhile, the central processing unit 100 generates a sleep start signal Ss corresponding to the function to be performed currently. That is, if a function to be performed currently is a function performed by the first resource unit 110, the central processing unit 100 generates a sleep start signal Ss having a "low" logic level. In addition, if a function to be performed currently is a function performed by the second resource unit 120, the central processing unit 100 generates a sleep start signal Ss having a "high" logic level, and then enters a sleep mode. The sleep control unit 140 corresponds to a sleep start signal Ss generated by the central processing unit 100, and includes a bus control signal Sb and a logic unit for switching the first and second switching units 180 and 190. Each of the job start signals Sjs for controlling 160 is generated. When the central processing unit 100 generates a sleep start signal Ss having a "low" logic level, the mode control unit 140 generates a bus control signal Sb and a job start signal Sjs having a "low" logic level. To generate the device shown in FIG. 1 in software mode. That is, the first switching unit 180 is "on" and the second switching unit 190 is "off" by the bus control signal Sb having the "low" logic level, so that the logic The third data bus 125 connected to the unit 160 is separated from the data bus. In addition, since the job start signal Sjs having the "low" logic level causes the logic unit 160 to be in an inactive state, the apparatus illustrated in FIG. 1 may be configured to include the central processing unit 100, the first and second resource units ( 110 and 120 and the data storage unit 150 to perform a function in software. At this time, the data storage unit 150 stores data necessary for performing the function, and stores new data generated as a result of the function execution.
한편, 중앙 처리부(100)가 "고" 논리 레벨을 갖는 슬립 스타트 신호(Ss)를 발생하고 슬립 모드로 들어가면, 모드 제어부(140)는 "고" 논리 레벨을 갖는 버스 제어 신호(Sb)와 동작 시작 신호(Sjs)를 발생하여 도 1에 도시된 장치를 하드 웨어 모드로 한다. 즉, "고" 논리 레벨을 갖는 버스 제어 신호(Sb)는 제1 스위칭부(180)를 "오프"시키고, 제2 스위칭부(190)를 "온"시키므로, 중앙 처리부(100) 및 제1 리소스부(110)와 연결된 제1 데이터 버스(105)를 데이터 버스에서 분리시킨다. 또한, "고" 논리 레벨을 갖는 작업 시작 신호(Sjs)는 로직부(160)를 동작 상태로 하므로, 결국 도 1에 도시된 장치는 로직부(160), 제2 리소스부(120) 및 데이터 저장부(150)에 의해 하드 웨어적으로 기능을 처리하게 된다. 로직부(160)에 의한 하드 웨어적인 기능 수행이 완료되면, 로직부(160)는 모드 제어부(140)로 작업 완료 신호(Sjd)를 발생한다. 로직부(160)가 작업 완료 신호(Sjd)를 발생하면, 모드 제어부(140)는 중앙 처리부(100)로 웨이크업 신호(Sw)를 발생한다. 중앙 처리부(100)는 모드 제어부(140)로부터 발생된 웨이크업 신호(Sw)에 의해 슬립 모드에서 벗어나면서 "고" 논리 레벨이던 슬립 스타트 신호(Ss)를 "저" 논리 레벨의 슬립 스타트 신호(Ss)로 변환한다. "저" 논리 레벨로 변환된 슬립 스타트 신호(Ss)에 의해 로직부(100)는 다시 비동작 상태로 되고, 제1 스위칭부(110)는 "온"되고 제2 스위칭부(190)는 "오프"된다. 슬립 모드를 벗어난 중앙 처리부(100)는 상술한 바와 같은 동작에 의해 계속적으로 다음 기능을 수행하게 된다. 즉, 다음에 수행될 기능을 중앙 처리부(100)에 의한 소프트 웨어 모드로 수행할 것인가 또는 로직부(160)에 의한 하드 웨어 모드로 수행할 것인가를 판단하고 판단 결과에 상응하는 모드에 의해 기능을 수행하게 된다.On the other hand, when the central processing unit 100 generates the sleep start signal Ss having the "high" logic level and enters the sleep mode, the mode control unit 140 operates with the bus control signal Sb having the "high" logic level. The start signal Sjs is generated to put the device shown in FIG. 1 into the hardware mode. That is, the bus control signal Sb having the "high" logic level "turns off" the first switching unit 180 and "turns on" the second switching unit 190, and thus the central processing unit 100 and the first processing unit. The first data bus 105 connected to the resource unit 110 is separated from the data bus. In addition, since the job start signal Sjs having the "high" logic level puts the logic unit 160 into an operating state, the device shown in FIG. 1 eventually provides the logic unit 160, the second resource unit 120, and the data. The storage unit 150 processes the function in hardware. When the hardware function is performed by the logic unit 160, the logic unit 160 generates a task completion signal Sjd to the mode controller 140. When the logic unit 160 generates a job completion signal Sjd, the mode controller 140 generates a wakeup signal Sw to the central processing unit 100. The CPU 100 exits the sleep mode by the wake-up signal Sw generated by the mode controller 140 and replaces the sleep start signal Ss, which was at the "high" logic level, with the sleep start signal (the "low" logic level). Ss). By the sleep start signal Ss converted to the "low" logic level, the logic unit 100 is inactivated again, the first switching unit 110 is "on" and the second switching unit 190 is " Off ". The central processing unit 100 out of the sleep mode continues to perform the next function by the above-described operation. That is, it is determined whether to perform the next function to be performed in the software mode by the central processing unit 100 or the hardware mode by the logic unit 160, and the function is determined by the mode corresponding to the determination result. Will be performed.
한편, 상술한 바와 같은 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로를 설계할 때, 자주 사용되지 않는 리소스들은 제1 리소스부(110)로, 자주 사용되는 리소스들은 제2 리소스로 분리할 수 있다. 즉, 자주 사용되지 않는 리소스들에 의해 수행되는 기능은 중앙 처리부(100)를 이용하여 신속히 기능 구현을 할 수 있고, 자주 사용되는 리소스들(연산 논리 장치, 멀티플라이어 등을 포함)에 의해 수행되는 기능은 로직부(160)를 통해 하드 웨어적으로 기능을 구현하도록 한다. 결국, 자주 사용되는 제2 리소스부(120)에 의해 수행되는 기능을 하드 웨어적으로 처리하므로 중앙 처리부(100)에 의한 전류 소모를 줄일 수 있게 된다. 종래 기술에서 언급하였듯이 종래의 프로세서에는 많은 블록들이 연결되어 있다. 따라서, 프로세서에 의해 기능을 구현할 경우 프로세서의 데이터 버스에 연결된 많은 블록들에 의해 소모되는 전류가 많다. 그러나, 하드 웨어에 의해 기능을 구현하면 중앙 처리부(100)와 연결된 제1 리소스부(110) 및 그외 블록들(미도시)은 동작을 하지 않으므로 그만큼 전류의 소모를 줄일 수 있게 된다.Meanwhile, when designing a semiconductor integrated circuit incorporating a processor as described above, infrequently used resources may be separated into the first resource unit 110 and infrequently used resources into a second resource. That is, functions performed by infrequently used resources can be quickly implemented using the central processing unit 100, and are performed by frequently used resources (including arithmetic logic devices and multipliers). The function is to implement the function in hardware through the logic unit 160. As a result, since the functions performed by the frequently used second resource unit 120 are processed in hardware, the current consumption by the central processing unit 100 may be reduced. As mentioned in the prior art, many blocks are connected to a conventional processor. Thus, when a function is implemented by a processor, a large amount of current is consumed by many blocks connected to the processor's data bus. However, if the function is implemented by the hardware, the first resource unit 110 and the other blocks (not shown) connected to the central processing unit 100 do not operate, thereby reducing current consumption.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 프로세서를 내장한 반도체 집적 회로는 자주 사용되지 않는 기능은 반도체 집적 회로를 소프트 웨어 모드로 하여 중앙 처리부에 의해 소프트 웨어적으로 빠르게 처리할 수 있고, 자주 사용되는 기능은 중앙 처리부를 슬립 모드로 하여 반도체 집적 회로를 하드 웨어 모드로 하여 로직부에 의해 하드 웨어적으로 처리하므로 중앙 처리부 및 중앙 처리부와 연결된 블록들에서 소모되는 전류를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, a function that is not frequently used in a semiconductor integrated circuit incorporating a processor according to the present invention can be quickly processed in software by the central processing unit by putting the semiconductor integrated circuit in software mode, and is often used. Since the central processing unit is in the sleep mode and the semiconductor integrated circuit is in the hardware mode, the logic is processed by the hardware to reduce the current consumed in the central processing unit and the blocks connected to the central processing unit.
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