KR20160091065A

KR20160091065A - SoC(System-on Chip), 그의 전력 관리 방법 및 전자 장치

Info

Publication number: KR20160091065A
Application number: KR1020150011253A
Authority: KR
Inventors: 김태우; 이동진; 조기선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2016-08-02
Also published as: KR102301639B1; US10317984B2; US20160216752A1; EP3048511B1; CN105824393B; CN105824393A; EP3048511A1

Abstract

SoC, 그의 전력 관리 방법 및 전자 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC는, 외부에서 이벤트를 입력받는 이벤트 관리부, 상기 이벤트 관리부에 입력된 이벤트를 분석하여 대응되는 전압, 주파수 및 파워 게이팅을 판단하는 이벤트 분석기, 전원 온/오프와 전압을 설정하는 전원 관리부, 클락 주파수를 설정하는 클락 관리부, 파워 게이팅을 설정하는 PG 관리부, 적어도 하나의 모듈과 CPU를 포함하는 메인 제어부 및 상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 상기 전원 관리부를 제어하며, 상기 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 상기 클락 관리부를 제어하고, 상기 판단된 파워 게이팅을 설정하도록 상기 PG 관리부를 제어하며, 상기 메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하고, 상기 적어도 하나의 모듈 중 동작하는 모듈에만 전원을 인가하도록 하는 파워 게이팅 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동시키는 웨이크업 제어부를 포함한다.

Description

SoC(System-on Chip), 그의 전력 관리 방법 및 전자 장치{SoC, METHOD FOR MANAGING POWER OF THEREOF AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 SoC, 그의 전력 관리 방법 및 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, OS(Operating System)의 개입 없이도 SoC를 기동시킴으로써 전력 소모를 줄일 수 있는 SoC, 그의 전력 관리 방법 및 전자 장치에 관한 것이다.

최근 전자기술의 발전에 따라 다양한 종류의 모바일 기기가 출시되고 있다. 스마트폰, 스마트 시계 등의 모바일 제품의 핵심 기술은 저전력 구현 기술이다. 특히, 웨어러블 기기에서 저전력 구현 기술이 중요한 이유는 웨어러블 장치의 제한된 크기 및 이에 따른 작은 배터리 용량 때문이다.

제한된 배터리를 이용하여 최대한으로 사용시간을 확보하기 위한 방법으로, 최근의 모바일 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)는 듀얼 코어 또는 쿼드러플 코어 등을 사용하여 일(Task)을 분산시키고 동작 주파수를 낮추도록 설계하고 있다. 더불어, 일의 부하(Load) 및 이를 위한 주파수를 운영 시스템(OS)에서 확인하여 하드웨어를 관리하는 다이나믹 전압 주파수 변경(Dynamic Voltage and Frequency Scaling, DVFS)기술을 사용하고 있다. 특히, DVFS는 반도체 공정에 따른 AP 칩의 제조 특성까지도 반영하기 때문에 동일한 일을 처리함에도 불구하고AP 칩마다 전압 및 주파수를 상이하게 관리할 수 있다.

도 1은 종래의 SoC 기동 방법을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자의 요구 또는 센서 등에 의한 이벤트가 발생하면, 웨이크업 관리자(Wakeup Manager)가 설정된 주파수 및 전압으로 시스템을 웨이크업 시킨다. 이후는 소프트웨어에 의해 OS가 기동되고 응용 프로그램이 실행되며, 이와 동시에 전압 및 주파수 등을 지정하기 위한 전원 관리 프로그램이 동작하여 하드웨어에서 제공하는 동작 부하를 판단하기 위해 각종 하드웨어 상태 정보 제공 로직(버스 모니터, 칩 성능 모니터, 온도 등)을 이용하여 전압 수준 및 주파수를 판단한다. 또한, 상기 이벤트에 따라 내부 기능 블록에 대한 파워 게이팅을 판단한다. 전압을 조정하기 위해 주변 장치 인터페이스를 이용하여 전원 공급 칩(Power Management Integrated Circuit, PMIC)을 설정한다. 이와 같은 동작은 응용 프로그램이 완료될 때까지 반복적으로 계속되며 빈번한 전원 관리부의 호출을 제한하기 위해 호출 주기를 제한하기도 한다.

이와 같은 소프트웨어 운영은 경우에 따라서는 수십 미리초(ms)에서 수백 미리초(ms)까지 소요되며, 반복적인 분기로 인하여 소프트웨어 부하가 오히려 증가하기도 한다. 특히, 모바일 제품에서는 예측 가능한 일(시간 개정, 문자 알림, 블루투스 연결 확인 등)에 대한 이벤트가 빈번히 발생한다. 이런 짧은 시간이 소요되는 일을 수행하는 경우에도 소프트웨어의 개입(또는 판단)에 기인하여 전원 및 주파수를 조정하게 되면 실제로 일을 처리하는 시간보다 판단하는 시간이 더 소요된다는 문제점이 존재한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 예측 가능한 일에 대해서는 전원 및 동작 주파수 등을 저전력 제어부가 자동으로 설정한 후 메인 시스템을 웨이크업 시킴으로써 소프트웨어의 개입 없이 필요한 동작을 빠른 시간에 완료할 수 있도록 하여 소모 전류를 개선하는 SoC, 그의 전력 관리 방법 및 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 본 발명의 저전력 제어부의 구현은 다양한 방법으로 가능하며, 예를 들면, 하드웨어, 매우 작은 저전력 CPU 기반의 소프트웨어 등이 있을 수 있다. 본 발명의 설명에서는 이해를 돕기 위해 기능 블록으로 설명하며 이것이 본 발명의 구성요소를 제한하는 것은 아니다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC는 외부에서 이벤트를 입력받는 이벤트 관리부, 상기 이벤트 관리부에 입력된 이벤트를 분석하는 이벤트 분석기, 전원 온/오프와 전압을 설정하는 전원 관리부, 클락 주파수를 제어하는 클락 관리부, 파워 게이팅을 제어하는 PG 관리부, 적어도 하나의 모듈과 CPU를 포함하는 메인 제어부 및 상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 상기 전원 관리부를 제어하며, 상기 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 상기 클락 관리부를 제어하고, 상기 판단에 따라 동작 모듈에 대한 파워 게이팅을 설정하도록 상기 PG 관리부를 제어하며, 상기 메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동시키는 웨이크업 제어부를 포함한다.

그리고, 이벤트에 대한 기 설정된 정보를 저장하는 파라미터 저장부;를 포함하고, 상기 이벤트 분석기는, 상기 파라미터 저장부에 저장된 기 설정된 정보를 이용하여 상기 입력된 이벤트를 분석할 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 정보는, 각각의 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는데 필요한 최소의 전압, 최소의 주파수 및 파워 게이팅 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 이벤트는, 사용자 또는 센서 등에 의한 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나일 수 있다.

또한, 상기 웨이크업 제어부는, 상기 메인 제어부에 전송한 전원이 상기 기동 전압을 갖도록 안정되었는지 판단하고, 상기 전원이 안정된 것으로 판단된 이후에, 상기 메인 제어부에 상기 기동 클락 주파수 및 기타 제어 신호를 발생시킬 수 있다.

그리고, 상기 메인 제어부는, 상기 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여, 상기 SoC의 OS를 실행시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC의 전력 관리 방법은, 외부에서 이벤트가 입력되면, 상기 입력된 이벤트를 분석하여 대응되는 전압 및 주파수를 판단하는 단계, 상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하는 단계, 상기 판단된 주파수 및 각 모듈의 동작 여부에 따라 기동 클락 주파수 및 파워 게이팅을 설정하는 단계 및 메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호, 파워 게이팅 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동하는 단계를 포함한다.

그리고, 이벤트에 대한 기 설정된 정보를 저장하는 단계;를 더 포함하고, 상기 판단하는 단계는, 상기 저장된 기 설정된 정보를 이용하여 상기 입력된 이벤트를 분석할 수 있다.

또한, 상기 이벤트는, 모바일 기기 또는 웨어러블 기기 사용 시나리오에 근거한 사용자 또는 센서 등에 의한 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나일 수 있다.

그리고, 상기 기 설정된 정보는, 각각의 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는데 필요한 최소의 전압, 최소의 주파수 및 파워 게이팅 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기의 기 설정된 정보 이외의 이벤트에 대해서도 대응되는 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기동하는 단계는, 상기 메인 제어부에 전송한 전원이 상기 기동 전압을 갖도록 안정되었는지 판단하는 단계 및 상기 전원이 안정된 것으로 판단된 경우, 상기 메인 제어부에 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 기동하는 단계는, 상기 메인 제어부가 상기 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여, 상기 SoC의 OS를 실행시키는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치는, SoC에 전력을 공급하는 전원공급부 및 상기 전자 장치를 제어하는 SoC를 포함하고, 상기 SoC는, 외부에서 이벤트를 입력 받는 이벤트 관리부, 상기 이벤트 관리부의 입력된 이벤트를 분석하는 이벤트 분석기, 전원 온/오프와 전압을 설정하는 전원 관리부, 클락 주파수를 제어하는 클락 관리부, 파워 게이팅을 제어하는 PG 관리부, 적어도 하나의 모듈과 CPU를 포함하는 메인 제어부 및 상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 상기 전원 관리부를 제어하며, 상기 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 상기 클락 관리부를 제어하고, 상기 판단에 따라 동작 모듈에 대한 파워 게이팅을 설정하도록 상기 PG 관리부를 제어하며, 상기 메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동시키는 웨이크업 제어부를 포함한다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 짧은 시간에 동작하는 일(Task)를 처리하는 경우에 소모되는 전류가 감소될 수 있다. 기존의 DFVS 구조를 유지하면서도 기 정의된 이벤트에 대해서는 저전력 동작이 가능하도록 하는 작은 하드웨어 또는 소프트웨어의 추가로 기기의 사용시간을 극대화할 수 있는 효과가 존재한다.

도 1은 종래의 SoC의 전력 관리 방법을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC의 전력 관리 방법을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작을 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, SoC의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블럭도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, SoC의 구성을 설명하기 위한 상세한 블럭도,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC에 입력되는 이벤트를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC의 전력 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 종래 기술과 대비하여 본 발명의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 사용자 또는 센서 등에 의한 이벤트가 입력되면 저전력 제어부는 이벤트 분석기를 동작시킨다. 이벤트 분석기는 미리 정의된 조건에서 해당 이벤트 조건을 확인한 후 기 정의된 설정 값에 따라 PMIC를 설정하고, 주파수 및 파워 게이팅 여부를 설정한 후 메인 시스템을 웨이크업 하여 응용 프로그램이 동작되도록 한다. 이후, 동작된 응용 프로그램은 일(Task)을 완료한다.

즉, 시스템 슬립(System Sleep, SoC Power Off) 상황에서 웨이크업 이벤트(예를 들어, 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 블루투스/WiFi/LTE 등의 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트)에 의해 SoC가 깨어날 때, 이벤트의 특성마다 SoC가 처리할 수 있는 동작 시 워크 로드(Work Load)가 미리 정의될 수 있다. 이때 저전력 제어부가 기동하고자 하는 ‘SoC의 초기 전력 제어’를 함으로써, SoC는 깨어나자마자 워크 로드에 맞는 최적의 상태에서 작업을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치(1000)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 따르면, 전자 장치는 SoC(100) 및 전원 공급부(200)를 포함한다. 이벤트가 SoC(100)에 입력되면, 저전력 제어부(110)는 해당 이벤트에 대응되는 전압, 주파수, 클락 게이팅, 파워 게이팅을 판단한 후 설정하여 메인 제어부(150)가 기동할 수 있도록 한다.

클락 게이팅(Clock Gating)이란 동기 회로에서 사용되는 전력 절감 기술의 하나이다. 클락 게이팅은 클락(주파수)를 제공하거나 끊는 논리회로에서 제공된다. 특정 회로의 동작이 필요하지 않는 경우, 그 회로에 전력을 공급하지 않음으로써 회로의 플립플럽이 상태의 변이를 하지 않도록 한다. 이를 통해, 스위칭 소비 전력은 0이 되고 오직 누설 전류에 의한 전력만이 소비된다. 소비 전력은 주파수에 비례하기 때문에 주파수를 0으로 하게되면 스위칭 소비 전력을 0이 되도록 할 수 있다. 클락 게이팅은 DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)에서 동작 주파수를 0으로 한 특수한 경우로 설명할 수 있다.

파워 게이팅(Power Gating)이란 특정 응용 프로그램을 실행하는데 필요한 모듈에만 전력을 공급하기 위한 기술이다. 예를 들어, 메인 제어부(150)가 A, B, C, D, E 모듈을 포함하고 있고, 메신져 응용 프로그램을 실행할 때는 A, B, C 모듈만이 사용될 수 있다. 이러한 경우에, A에서 E까지의 모든 모듈에 전원을 공급할 경우, D, E 모듈에서 불필요한 전력 소모가 발생하게 된다. 따라서, 미리 동작되는 모듈을 알 수 있다면 파워 게이팅을 통해 반드시 동작되어야 하는 모듈에만 선택적으로 전력을 공급할 수 있게 된다.

판단된 전압으로 전원 공급부(200)가 메인 제어부(150)에 전원을 공급하도록 저전력 제어부(110)는 전원 공급부(200)에 전압 레벨 제어 신호를 전송한다. 그리고, 저전력 제어부(110)는 기동 클락 주파수, 기동 클락 게이팅 시작 제어 신호, 기동 파워 게이팅 시작 제어 신호를 메인 제어부(150)에 전송한다. 구체적인 SoC(100)의 구성 및 동작에 대하여는 아래에서 기술하기로 한다.

전원 공급부(200)는 SoC(100)에 전원을 공급한다. 예를 들어, 전원 공급부(200)는 전력 관리 집적 회로(PMIC, Power Management Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 전원 공급부(200)는 SoC(100)에서 설정하여 전송한 전압을 갖는 전원을 SoC(100)에 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC(System-on Chip, 100)의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다. 도 4에 따르면, SoC(100)는 이벤트 관리부(111), 이벤트 분석기(112), 웨이크업 제어부(113), 전원 관리부(114), 클락 관리부(115), PG 관리부(116), 파라미터 저장부(117)로 구성되는 저전력 제어부(110) 및 메인 제어부(150)를 포함한다. 예를 들어, SoC(100)는 주어진 시스템 기능을 하나의 칩으로 만들기 위해 여러 기능 블럭들을 집적해 놓은 IC(Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 일반적으로 SoC(100)는 embedded microprocessor, 메모리, 외부 시스템과의 연결을 위한 주변 장치, 가속 기능 블럭(accelerating function block), 데이터 전송 블럭(data transformation block) 등의 디지털 블록 및 RF, MEMS 블럭 등이 포함될 수 있다.

또한, 저전력 제어부(110)의 구현은 다양한 방법으로 가능하며, 예를 들면, 하드웨어, 매우 작은 저전력 CPU 기반의 소프트웨어 등이 있을 수 있다. 본 발명의 설명에서는 이해를 돕기 위해 기능 블록으로 설명하며 이것이 본 발명의 구성요소를 제한하는 것은 아니다.

이벤트 관리부(111)는 SoC(100) 외부에서 이벤트를 입력받는다. 예를 들어, 순차적으로 복수 개의 이벤트가 입력될 경우, 이벤트 관리부(111)는 복수 개의 이벤트를 저장하고 순차적으로 웨어크업 제어부(113) 및 이벤트 분석기(112)에 전달할 수 있다. 이벤트란 SoC(100)를 깨워 특정 동작을 하도록 요구하는 요청 신호일 수 있다. 예를 들어, 이벤트는 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나일 수 있다. 각 이벤트에 대한 상세한 설명은 아래에서 다시 기재하도록 한다.

이벤트 분석기(112)는 상기 입력된 이벤트에 대해 기 설정된 전원 레벨, 주파수 및 파워 게이팅 모듈에 대해 판단하며 이를 위하여 파라미터 저장부(117)를 필요로 한다.

웨이크업 제어부(113)는 SoC(100)의 기동 시의 전반적인 동작을 제어한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨이크업 제어부(113)는 분석된 이벤트에 대응되는 전압과 주파수를 최종 판단한다. 그리고, 웨이크업 제어부(113)는 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 전원 관리부(114)를 제어할 수 있다. 또한, 웨이크업 제어부(113)는 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 클락 관리부(115)를 제어할 수 있으며, 판단된 동작 모듈에 따라 파워 게이팅이 관리되도록 PG 관리부(116)를 제어한다. 웨이크업 제어부(113)는 메인 제어부(150)에 기동 전압을 갖는 전원과 기동 클락 주파수 및 파워 게이팅 등의 신호를 전송하여 메인 제어부(150)를 기동시킨다.

전원 관리부(114)는 전원의 ON/OFF와 전압을 설정한다. 예를 들어, 전원 관리부(114)는 전원 레일(Rail) 별로 전원의 ON/OFF를 설정할 수 있다. 따라서, 동작에 필요한 레일에만 전원을 공급함으로써, 전원 관리부(114)는 쓸모없는 전력 소모를 방지할 수 있다.

클락 관리부(115)는 SoC(100)의 클락 주파수를 제어한다. 또한, 클락 관리부(115)는 SoC(100)의 클락 게이팅을 제어할 수 있다.

PG 관리부(116)는 SoC(100)의 파워 게이팅을 제어한다. 이를 통하여, 사용되지 않는 모듈에 의해 낭비되는 전력 소비가 방지될 수 있다. 판단된 파워 게이팅 적용 여부에 따라, PG 관리부(116)는 메인 제어부(150)의 적어도 하나의 모듈(151)의 일부 또는 전부에 클락 신호를 전송하도록 클락 관리부(115)를 제어할 수 있다.

메인 제어부(150)는 전자 장치(1000)의 전체적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 메인 제어부(150)는 적어도 하나의 모듈(151)과 CPU(153)를 포함할 수 있다. 메인 제어부(150)는 모듈(151) 및 CPU(153)를 이용하여 다양한 응용 프로그램을 실행할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 메인 제어부(150)는 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여 SoC(100)의 OS를 실행시킬 수 있다. 모바일 장치에서의 OS의 예로는 안드로이드(Android), 타이젠(Tizen) 등을 들 수 있다.

저전력 제어부(110)는 메인 제어부(150)에 의해 제어될 수 있어, 기존의 DVFS 제어 방법도 적용 가능하며 현재 기기의 상태에 따라 이벤트에 대한 웨이크업 방법을 제어할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 경우에는 이벤트 X, Y, Z에 모두 반응하여 메인 제어부(150)를 웨이크업 하지만, 배터리가 부족한 경우나, 사용자의 설정이 있는 경우에는 이벤트 Z에 대해서 무시하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨이크업 제어부(113)는 메인 제어부(150)에 전송한 전원이 기동 전압을 갖도록 안정되었는지를 판단할 수 있다. 그리고, 메인 제어부(150)의 전원이 안정된 것으로 판단된 경우에, 웨이크업 제어부(113)는 메인 제어부(150)에 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호 및 파워 게이팅 신호를 전송한다.

상술한 바와 같은 SoC(100)를 통하여, 웨어러블 기기를 포함한 다양한 모바일 장치에서 자주 사용되는 기능을 보다 저전력으로 기동함으로써, 사용자에게 보다 장시간의 모바일 기기 가용 시간이 제공될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC(100)의 구성을 설명하기 위한 상세한 블럭도이다. 도 5에 따르면, SoC(100)는 이벤트 관리부(111), 이벤트 분석기(112), 웨이크업 제어부(113), 전원 관리부(114), 클락 관리부(115), PG 관리부(116), 파라미터 저장부(117)로 구성되는 저전력 제어부(110) 및 메인 제어부(150)를 포함한다. 이와 같은 SoC(100)의 각 구성 요소들은 별도의 모듈 또는 회로로 구현될 수 있다.

메인 제어부(150)를 제외한 SoC(100)의 구성 요소들은 항상 전원 공급부(200)로부터 전원을 공급받는다. 항상 전원이 ON인 상태를 유지하기 때문에, 메인 제어부(150)를 제외한 나머지 부분을 ‘항상 켜져 있는 이벤트 기반 전력 관리부(Always On Event Driven Power Manager)’라는 용어로 부를 수 있다. 본 발명에서는 이를 저전력 제어부(110)로 정의하였다. 이에 대응하여, 메인 제어부(150)를 ‘응용 프로그램 실행부(Application Performer)’라는 용어로 부를 수도 있다.

이벤트 관리부(111)는 이벤트가 발생되면 웨이크업 제어부(113)를 동작시킨다. 이벤트는 각 전자 장치(1000)의 특성을 고려하여 많이 쓰이는 기능이 실행되는 것으로 지정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치에서의 이벤트는 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나일 수 있다. 각 이벤트에 대하여는 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 이하에서 자세히 설명하기로 한다.

이벤트 분석기(112)는 입력된 이벤트에 대해 기 설정된 전원 레벨, 주파수 및 파워 게이팅 모듈에 대해 판단한다. 이를 위해 이벤트 분석기(112)는 파라미터 저장부(117)에 저장된 정보를 이용할 수 있다.

파라미터 저장부(117)는 이벤트에 대한 기 설정된 정보를 저장한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 기 설정된 정보는 각각의 이벤트에 대응되는 동작을 수행하는데 필요한 최소의 전압, 최소의 주파수, 파워 게이팅 적용 여부 및 클락 게이팅 적용 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 파라미터 저장부(117)는 사용자가 설정한 이벤트를 저장할 수 있다. 또한, 파라미터 저장부(117)는 사용자가 설정한 각 이벤트에 대응되는 전압 등의 정보를 함께 저장할 수 있다.

웨이크업 제어부(113)는 SoC(100) 기동 시의 전반적인 동작을 제어한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨이크업 제어부(113)는 분석된 이벤트에 대응되는 전압과 주파수를 최종 판단한다. 그리고, 웨이크업 제어부(113)는 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 전원 관리부(114)를 제어할 수 있다. 또한, 웨이크업 제어부(113)는 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 클락 관리부(115)를 제어할 수 있으며, 판단된 동작 모듈에 따라 파워 게이팅이 관리되도록 PG 관리부(116)를 제어한다. 웨이크업 제어부(113)는 메인 제어부(150)에 기동 전압을 갖는 전원과 기동 클락 주파수 및 파워 게이팅 등의 신호를 전송하여 메인 제어부(150)를 기동시킨다.

전원 관리부(114)는 SoC(100)의 전원 온/오프와 전압을 설정한다. 예를 들어, 전원 관리부(114)는 웨이크업 제어부(113)에서 판단된 전압을 SoC(100) 기동 시의 전압으로 설정할 수 있다. 전원 관리부(114)는 설정된 전압으로 전원을 공급하라는 제어 신호를 전원 관리부(200)에 전송할 수 있다.

클락 관리부(115)는 SoC(100)의 클락 주파수를 제어한다. SoC(100)에서 처리할 일의 로드가 클수록, 동작에 필요한 클락 주파수는 높아진다. 예를 들어, 클락 관리부(115)는 웨이크업 제어부(113)에서 판단한 주파수를 SoC(100) 기동 시의 주파수로 설정할 수 있다. 클락 관리부(115)는 설정된 주파수를 갖는 클락 신호를 메인 제어부(150)에 전송할 수 있다. 다른 예로, 클락 관리부(115)는 클락 게이팅 적용 여부에 따라 메인 제어부(150)에 클락 신호를 전송하거나 전송하지 않을 수 있다.

PG 관리부(116)는 SoC(100)의 파워 게이팅을 제어한다. 이를 통하여, 사용되지 않는 모듈에 의해 낭비되는 전력을 방지할 수 있다. PG 관리부(116)는 판단된 파워 게이팅 적용 여부에 따라 메인 제어부(150)의 적어도 하나의 모듈(151)의 일부 또는 전부에 클락 신호를 전송하도록 클락 관리부(115)를 제어할 수 있다.

메인 제어부(150)는 SoC(100)를 기동하고 다양한 응용 프로그램의 동작을 제어한다. 메인 제어부(150)는 적어도 하나의 모듈(151)과 CPU(153)를 포함할 수 있다. 메인 제어부(150)는 각각의 응용 프로그램에 필요한 모듈(151)을 이용하여 응용 프로그램을 실행할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 메인 제어부(150)는 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여 SoC(100)의 OS를 실행시킬수 있다. 즉, 메인 제어부(150)는 저전력 제어부(110)가 판단한 기동 전압을 갖는 전원 및 기동 주파수를 갖는 클락 신호를 이용하여 OS 또는 응용 프로그램을 실행시킬 수 있다.

이하에서는 도 6a 및 도 6d를 참조하여 모바일 장치에서 적용 가능한 대표적인 이벤트를 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC(100)의 전력 관리 방법이 적용될 수 있는 이벤트는 간단하고 자주 쓰이는 기능인 것이 바람직하다.

도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이머 이벤트가 발생한 경우를 도시한 도면이다. 시간이 변경되는 것을 표시하는 타이머 이벤트는 전체 시간 중 적은 부분만을 전자 장치(1000)가 실행되도록 하면 족한 이벤트에 해당한다. 예를 들어, 도 6a에서 11시 59분에서 12시 00분으로 넘어가는 것을 표시할 때, 11시 59분 00초에서부터 11시 59분 59초까지는 '11:59'를 동일하게 표시하면 되기 때문에 저전력 제어부(110)는 메인 제어부(150)를 기동시킬 필요가 없다. 저전력 제어부(110)는 12시 00분 00초에 시간을 개정하는 기능을 수행하도록 메인 제어부(150)를 기동시키는 것으로 충분하다. 이러한 시간 개정 기능은 반복적인 동작으로 종래와 같이 메인 제어부(150)를 기동시킨 후 OS에서 판단 과정을 거칠 필요성이 적은 이벤트이다. 따라서, 저전력 제어부(110)는 타이머 이벤트가 발생한 것으로 판단되면, 기 설정된 전압 및 클락 주파수 제어 신호를 전송함으로써 메인 제어부(150)가 시간 개정에 필요한 전압 및 주파수를 OS의 판단과정을 거치지 않고 설정하여 기능 할 수 있도록 한다.

도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메시지 이벤트를 도시한 도면이다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 메시지를 수신하면 화면이 켜지며 팝업의 형태로 메시지를 디스플레이 할 수 있다. 메시지 응용 프로그램(Application)의 종류가 다양해지고 사용자들이 이러한 응용 프로그램을 사용하는 것이 대중화되어 있어, 최근의 전자 장치(1000), 특히 스마트폰과 같은 모바일 장치에서 메시지 이벤트는 빈번하게 발생한다. 따라서, 저전력 제어부(110)는 메시지를 팝업 형태로 디스플레이하는데 필요한 전압 및 클락 주파수를 판단하여 메인 제어부(150)에 전송할 수 있다. 도 6b에서는 메시지가 팝업의 형태로 디스플레이되는 경우만을 설명하였으나, 디스플레이 일 측면(예를 들어, 화면의 상단 부분)에 메시지를 수신하였다는 아이콘이 디스플레이되는 경우 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 연결 이벤트를 도시한 도면이다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 다른 전자 장치와 블루투스(Bluetooth) 연결을 할 수 있다. 이 밖에도, 연결 가능한 WiFi를 찾았다는 메시지 또는 LTE 통신망과 같은 무선 통신망에 연결할 수 있다는 메시지를 팝업시키는 이벤트가 통신 연결 이벤트의 일 예라 할 것이다.

도 6d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 이벤트를 도시한 도면이다. 최근의 웨어러블 기기는 내부에 자이로 센서와 같은 센서를 구비하여 도 6d에 도시된 바와 같이 전자 장치(1000)의 회전 등을 감지하여 사용자가 전자 장치(1000)의 화면을 쳐다보는 것으로 판단되면 디스플레이 화면을 켜는 이벤트를 수행하게 된다. 최초에 초기 화면만을 디스플레이하면 되기 때문에 OS의 판단 과정을 거치는 것이 오히려 비효율적이다.

상술한 바와 같은 SoC(100)를 통하여, 짧은 시간 동안 동작하며 빈번히 처리되는 일(Task)를 처리하는 경우에 소모되는 전류가 감소될 수 있다. 이에 따라, 모바일 기기와 같은 전자 장치의 사용 시간이 극대화될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치(1000)는, SoC(100)에 전력을 공급하는 전원 공급부(200) 및 전자 장치(1000)를 제어하는 SoC(100)를 포함한다. SoC(100)는 외부에서 이벤트를 입력받는 이벤트 관리부(111), 이벤트 내용을 분석하는 이벤트 분석기(112), 전반적인 설정 및 메인 제어부(150)의 기동을 관리하는 웨이크업 제어부(113), 전원 온/오프와 전압을 설정하는 전원 관리부(114), 클락 주파수를 제어하는 클락 관리부(115), 파워 게이팅을 제어하는 PG 관리부(116), 기동 시 전압 레벨, 주파수 등의 동작 조건을 저장하는 파라미터 저장부(117)로 구성되는 저전력 제어부(110)와 적어도 하나의 모듈(151)과 CPU(153)를 포함하는 메인 제어부(150)를 포함한다. 웨이크업 제어부(113)는 이벤트 관리부(111)에 이벤트가 입력되면 입력된 이벤트를 분석하여 대응되는 전압과 주파수를 판단하고, 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 전원 관리부(114)를 제어하며, 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 클락 관리부(115)를 제어하고, 판단된 동작 모듈에 따라 파워 게이팅이 관리되도록 PG 관리부(116)을 제어한다. 저전력 제어부(110)는 메인 제어부(150)에 기동 전압을 갖는 전원과 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하여 메인 제어부(150)를 기동시킬 수 있다. 전자 장치(1000)에 대한 설명은 상술한 SoC(100) 및 전원 공급부(200)의 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.

이하에서는 도 7 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 SoC(100)의 전력 관리 방법을 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SoC(100)의 전력 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 우선 SoC(100)는 외부에서 이벤트가 입력되는 이벤트를 분석한다(S710). 예를 들어, SoC(100)는 이벤트에 대한 기 설정된 정보를 미리 저장하고, 저장된 기 설정된 정보를 이용하여 입력된 이벤트를 분석할 수도 있다. 이 경우에 이벤트는 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나일 수 있다. 그 밖에도 사용자가 지정한 동작을 수행하는 이벤트가 설정될 수 있다. 그리고, 이때 기 설정된 정보는 각각의 입력된 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는데 필요한 전압, 주파수, 파워 게이팅 적용 여부, 클락 게이팅 적용 여부에 대한 정보일 수 있다. 이를 통해 SoC(100)는 입력된 이벤트에 대응되는 전압 및 주파수를 판단한다(S720).

이후, SoC(100)는 판단된 전압 및 주파수를 각각 기동 전압 및 기동 클락 주파수로 설정한다(S730). 그리고, SoC(100)는 기동 전압과 기동 클락 주파수로 메인 제어부를 기동한다(S740). 예를 들어, 메인 제어부는 기동 전압과 기동 클락 주파수로 기동되어 SoC(100)의 OS를 실행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SoC(100)의 전력 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 외부에서 이벤트가 입력되면, SoC(100)는 기 설정된 정보를 이용하여 입력된 이벤트 분석한다(S810). 다른 예에서, SoC(100)는 먼저 이벤트에 대한 기 설정된 정보를 저장할 수도 있다. 기 설정된 정보는 각각의 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는데 필요한 최소의 전압, 최소의 주파수를 포함할 수 있다. 더불어, 기 설정된 정보는 클락 게이팅 및 파워 게이팅 적용 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다.

SoC(100)는 이벤트를 분석한 정보를 이용하여, 기동 전압, 기동 클락 주파수 및 파워 게이팅 적용 여부를 판단한다(S820). 그리고, SoC(100)는 우선 판단된 기동 전압으로 메인 제어부를 기동한다(S830). 이후, SoC(100)는 전압이 안정화되었는지를 판단한다(S840). 이는 우선 전압이 안정화된 이후에 클락 신호를 전송하기 위함이다. 전압이 안정되지 않은 것으로 판단되면(S840-N), SoC(100)는 전압이 안정될 때까지 클락 신호를 전송하지 않고 대기한다.

만일 전압이 안정화된 것으로 판단되면(S840-Y), SoC(100)는 파워 게이팅 적용 여부를 판단한다(S850). SoC(100)는 파워 게이팅을 적용하여 각각의 이벤트를 수행하는데 필요한 모듈에만 클락 신호를 전송할 수 있다. 파워 게이팅이 적용되지 않는 것으로 판단되면(S850-N), SoC(100)는 메인 제어부의 CPU 및 모든 모듈에 클락 신호를 전송한다(S870).

만일 파워 게이팅이 적용되는 것으로 판단되면(S850-Y), SoC(100)는 메인 제어부의 CPU 및 동작에 필요한 모듈에만 클럭 신호를 전송한다(S860). 예를 들어 메시지 이벤트가 입력된 경우, SoC(100)는 메시지를 수신하고 팝업 창에 디스플레이하는 동작을 수행하는 모듈에만 클락 신호를 전송할 수 있다.

마지막으로, SoC(100)의 메인 제어부는 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여 SoC(100)의 OS를 실행하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 SoC(100)의 전력 관리 방법을 통하여, OS의 개입 없이도 저전력 제어부(110)가 기 정의된 특정 이벤트에 대한 전원 및 동작 주파수 등을 자동으로 설정하여 프로세서를 웨이크업하는 전자 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 다양한 실시 예에 따른 SoC(100)의 전력 관리 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드는 다양한 유형의 기록 매체에 저장될 수 있다. 구체적으로는, RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드, USB 메모리, CD-ROM 등과 같이, 단말기에서 판독 가능한 다양한 유형의 기록 매체에 저장되어 있을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100:SoC 111: 이벤트 관리부
112: 이벤트 분석기 113: 웨이크업 제어부
114: 전원 관리부 115: 클락 관리부
116: PG 제어부 117: 파라미터 저장부
150: 메인 제어부 151: 모듈
153: CPU 200: 전원 공급부
1000: 전자 장치

Claims

SoC에 있어서,
외부에서 이벤트를 입력받는 이벤트 관리부;
상기 이벤트 관리부에 입력된 이벤트를 분석하여 대응되는 전압, 주파수 및 파워 게이팅을 판단하는 이벤트 분석기;
전원 온/오프와 전압을 설정하는 전원 관리부;
클락 주파수를 설정하는 클락 관리부;
파워 게이팅을 설정하는 PG 관리부;
적어도 하나의 모듈과 CPU를 포함하는 메인 제어부; 및
상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 상기 전원 관리부를 제어하며, 상기 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 상기 클락 관리부를 제어하고, 상기 판단된 파워 게이팅을 설정하도록 상기 PG 관리부를 제어하며, 상기 메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하고, 상기 적어도 하나의 모듈 중 동작하는 모듈에만 전원을 인가하도록 하는 파워 게이팅 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동시키는 웨이크업 제어부;를 포함하는 SoC.
제1항에 있어서,
이벤트에 대한 기 설정된 정보를 저장하는 파라미터 저장부;를 더 포함하고,
상기 이벤트 분석기는,
상기 파라미터 저장부에 저장된 기 설정된 정보를 이용하여 상기 입력된 이벤트를 분석하는 것을 특징으로 하는 SoC.
제2항에 있어서,
상기 기 설정된 정보는,
각각의 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는데 필요한 최소의 전압, 최소의 주파수 및 파워 게이팅 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 SoC.
제1항에 있어서,
상기 이벤트는,
사용자 또는 센서 등에 의한 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 SoC.
제1항에 있어서,
상기 웨이크업 제어부는,
상기 메인 제어부에 전송한 전원이 상기 기동 전압을 갖도록 안정되었는지 판단하고,
상기 전원이 안정된 것으로 판단된 이후에, 상기 메인 제어부에 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 SoC.
제1항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여, 상기 SoC의 OS를 실행시키는 것을 특징으로 하는 SoC.
SoC의 전력 관리 방법에 있어서,
외부에서 이벤트가 입력되면, 상기 입력된 이벤트를 분석하여 대응되는 전압, 주파수 및 파워 게이팅을 판단하는 단계;
상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하는 단계;
상기 판단된 주파수 및 각 모듈의 동작 여부에 따라 기동 클락 주파수 및 파워 게이팅을 설정하는 단계; 및
메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호, 파워 게이팅 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동하는 단계;를 포함하는 전력 관리 방법.
제7항에 있어서,
이벤트에 대한 기 설정된 정보를 저장하는 단계;를 더 포함하고,
상기 판단하는 단계는,
상기 저장된 기 설정된 정보를 이용하여 상기 입력된 이벤트를 분석하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
제8항에 있어서,
상기 이벤트는,
사용자 또는 센서 등에 의한 타이머 이벤트, 센서 이벤트, 통신 연결 이벤트, 메시지 이벤트 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
제8항에 있어서,
상기 기 설정된 정보는,
각각의 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는데 필요한 최소의 전압, 최소의 주파수 및 파워 게이팅 여부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 기동하는 단계는,
상기 메인 제어부에 전송한 전원이 상기 기동 전압을 갖도록 안정되었는지 판단하는 단계; 및
상기 전원이 안정된 것으로 판단된 경우, 상기 메인 제어부에 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
제7항에 있어서,
상기 기동하는 단계는,
상기 메인 제어부가 상기 전송된 전원 및 클락 신호를 이용하여, 상기 SoC의 OS를 실행시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법
전자 장치에 있어서,
SoC에 전력을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 전자 장치를 제어하는 SoC;를 포함하고,
상기 SoC는,
외부에서 이벤트를 입력받는 이벤트 관리부;
상기 이벤트 관리부에 입력된 이벤트를 분석하여 대응되는 전압, 주파수 및 파워 게이팅을 판단하는 이벤트 분석기;
전원 온/오프와 전압을 설정하는 전원 관리부;
클락 주파수를 설정하는 클락 관리부;
파워 게이팅을 설정하는 PG 관리부;
적어도 하나의 모듈과 CPU를 포함하는 메인 제어부; 및
상기 판단된 전압을 기동 전압으로 설정하도록 상기 전원 관리부를 제어하며, 상기 판단된 주파수를 기동 클락 주파수로 설정하도록 상기 클락 관리부를 제어하고, 상기 판단된 파워 게이팅을 설정하도록 상기 PG 관리부를 제어하며, 상기 메인 제어부에 상기 기동 전압을 갖는 전원과 상기 기동 클락 주파수를 갖는 클락 신호를 전송하고, 상기 적어도 하나의 모듈 중 동작하는 모듈에만 전원을 인가하도록 하는 파워 게이팅 신호를 전송하여 상기 메인 제어부를 기동시키는 웨이크업 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.