KR20160147453A - 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치 및 방법 - Google Patents

파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

파워도메인 간 전환이 이루어질 때 필요한 회로의 웨이크업(wake-up) 및 상태 복원으로 인한 지연시간을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제시한다. 제시된 장치는 도메인으로의 전원 공급을 제어하는 전원 제어부, 및 하나의 도메인이 수행 중일 때 다른 도메인을 미리 깨워 상태를 복원하고, 수행 중이던 도메인이 동작을 종료하면 깨어있던 도메인 중에서 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단하도록 상기 전원 제어부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치 및 방법{Apparatus and method for reducing domain-transition latency in power gating}
본 발명은 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간을 줄이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 시스템의 전력소비를 줄이기 위한 방법으로는 클럭게이팅, 파워게이팅, 소프트웨어 파워매니지먼트 등과 같은 여러 방법들이 있다.
파워게이팅은 하드웨어 수준의 전력절감법으로서, 쓰지 않는 회로에 전원공급을 중단함으로써 회로에서 낭비되는 전력을 줄일 수 있다.
파워게이팅을 회로에 적용할 때, 일반적으로 회로를 여러 그룹으로 나누어 제어하게 되는데 이러한 그룹들을 파워도메인(Power domains)이라고 한다. 만약, 파워도메인 간의 실행이 순차적으로 일어난다면 전력을 실행순서에 맞춰 순차적으로 공급해서 전력을 절감할 수 있을 것이다.
실제 회로에서는 실행 중에 있는 파워도메인으로의 전원을 차단하기에 앞서 차단하고자 하는 대상 회로의 상태 정보를 안전한 저장소에 저장해 두어야 한다.
그리고 나서, 전원이 차단된 파워도메인에 전원을 공급하고자 하는 경우 대상 도메인에 속하는 회로의 상태를 차단 이전 시점으로 복원해야 한다. 이때, 미리 보관시켜 둔 상태 정보를 이용하여 차단 이전 시점으로 복원한다.
즉, 전원을 공급하는 시점에서 회로 상태가 복원된 상태로 된 후에야 회로가 동작수행 가능하게 되므로, 이때 전원이 공급되고 난 후 동작하기까지에는 지연시간이 발생하게 된다. 이를 도면을 참조하여 설명하면 하기와 같다.
도 1은 세 개의 파워도메인(도메인 1, 2, 3)을 가정하고, 도메인간 실행순서를 예시한 도면이다. (1) -> (2) -> (3) 순으로, 즉 도메인 1 -> 도메인 2 -> 도메인 3 -> 도메인 1의 순으로 동작을 수행한다고 가정한다.
하나의 도메인이 동작을 수행 중일 때 나머지 도메인들은 전력 공급이 끊겨 전력을 소모하지 않는 상태가 될 것이다. 하나의 도메인이 동작을 마치고 다음 도메인으로 넘어갈 때, 수행하고자 하는 도메인에 전력을 인가하고 데이터를 복원한 후 동작을 수행할 것이다. 수행을 마친 도메인은 상태 정보를 저장한 후 전원 공급이 끊긴 상태가 될 것이다.
도 2는 도 1에 예시된 도메인간 실행순서가 (1) -> (2) -> (3)과 같을 때, 기존 파워게이팅 회로에서 동작이 수행되는 흐름을 보여주는 도면이다. 도메인 간 전환이 이루어질 때 웨이크업(wake-up) 및 상태복원을 먼저 수행한 후에 동작가능상태가 되므로 지연시간이 생기게 된다.
본 발명과 관련되는 선행기술로는, IEEE TCAD(Vol15, No6 p630-p643, June 1996, Luca Beninietal)에 게재된 "Automatic Synthesis of Low-Power Gated-Clock Finite-State Machines", 대한민국 공개특허 제2010-0090513호(저전력 시스템온칩)가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 파워도메인 간 전환이 이루어질 때 필요한 회로의 웨이크업(wake-up) 및 상태 복원으로 인한 지연시간을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치는, 도메인으로의 전원 공급을 제어하는 전원 제어부; 및 하나의 도메인이 수행 중일 때 다른 도메인을 미리 깨워 상태를 복원하고, 수행 중이던 도메인이 동작을 종료하면 깨어있던 도메인 중에서 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단하도록 상기 전원 제어부를 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는 상기 복원에 필요한 상태 정보를 상태 저장부를 통해 가져올 수 있다.
상기 제어부는 상기 수행중인 도메인이 종료되기 전까지 미리 복원할 수 있다.
상기 제어부는 동작이 종료된 도메인의 상태 정보를 상태 저장부에 보관할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전원 제어부를 제어하여 상기 동작 종료된 도메인으로의 전원 공급을 중단할 수 있다.
상기 전원 제어부는 도메인의 수와 동일한 수로 구성되고, 도메인별로 하나씩 배치되어, 상기 제어부의 도메인 제어신호에 의해 해당하는 도메인으로의 전원 공급을 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법은, 제어부가, 하나의 도메인이 수행 중일 때 다른 도메인을 미리 깨워 상태를 복원하는 단계; 및 상기 제어부가, 수행 중이던 도메인이 동작을 종료하면 깨어있던 도메인 중에서 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단하는 단계;를 포함한다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 파워도메인 간 전환이 이루어질 때 필요한 회로의 웨이크업(wake-up) 및 상태 복원으로 인한 지연시간을 줄일 수 있으므로, 일반적인 파워게이팅시 발생하는 성능감소현상을 개선할 수 있다.
도 1은 도메인간 실행순서를 예시한 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 도메인간 실행순서를 근거로 기존 파워게이팅 회로에서 동작이 수행되는 흐름을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예가 구현된 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치는 전원 제어부(20, 22, 24), 상태 저장부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
전원 제어부(20, 22, 24)는 해당하는 도메인으로의 전원 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전원 제어부(20)는 도메인 1(10)로의 전원 공급을 제어할 수 있고, 전원 제어부(22)는 도메인 2(12)로의 전원 공급을 제어할 수 있고, 전원 제어부(24)는 도메인 3(14)으로의 전원 공급을 제어할 수 있다.
도 3에서, 전원 제어부를 3개 도시하였는데, 전원 제어부는 도메인의 수와 동일한 수로 구성되고, 도메인별로 하나씩 배치된다. 그리고, 각각의 전원 제어부(20, 22, 24)는 제어부(40)의 도메인 제어신호에 의해 해당하는 도메인으로의 전원 공급을 제어한다.
상태 저장부(30)는 도메인별 입출력정보를 입력받아 해당 도메인의 상태 정보로 저장한다.
제어부(40)는 도메인이 포함된 데이터처리 회로의 수행상태를 판단하여 전원 제어부(20, 22, 24)에 전원을 공급하거나 차단하도록 하는 제어신호를 보낸다.
제어부(40)에는 각 도메인(10, 12, 14)간의 수행순서에 대한 정보가 공급되어야 하고, 하나의 도메인에서 다른 도메인으로의 가능한 경로에 대한 정보가 있어야 한다.
보다 상세하게, 제어부(40)는 하나의 도메인이 수행 중일 때 가능한 경로에 있는 도메인들을 미리 깨워 상태를 복원한다. 이때, 제어부(40)는 복원에 필요한 상태 정보를 상태 저장부(30)를 통해 가져온다. 미리 복원하는 것은 수행중인 도메인이 종료되기 전까지 완료되어야 한다.
또한, 제어부(40)는 수행 중이던 도메인이 동작을 종료하면 깨어있던 도메인들 중 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단한다. 이때, 제어부(40)는 전원 제어부(20, 22, 24)를 제어하여 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단할 수 있다.
그리고, 제어부(40)는 제어권을 다음 도메인에 넘긴다.
한편, 제어부(40)는 동작이 종료된 도메인의 상태 정보를 상태 저장부(30)에 보관한다. 제어부(40)는 전원 제어부(20, 22, 24)를 제어하여 종료된 도메인으로의 전원 공급을 중단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도메인간 실행순서가 (1) -> (2) -> (3)과 같은 것으로 가정하고 본 발명의 실시예에 따른 파워게이팅 수행 흐름을 설명한다.
먼저, 도메인 1(10)을 수행 중일 때, 제어부(40)는 가능한 경로에 있는 다른 도메인들(예컨대, 도메인 2(12), 도메인 3(14))을 미리 깨워 상태를 복원시켜둔다.
이후, 수행 중이던 도메인(즉, 도메인 1(10))이 동작을 종료하면, 제어부(40)는 깨어있던 도메인들 중 다음에 수행될 도메인(즉, 도메인 2(12))을 동작하게 한다. 이 경우, 미리 상태복원을 마쳐둔 상태이므로, 동작 수행 대상으로 선택된 도메인(즉, 도메인 2(12))은 지연시간 없이 동작을 수행할 수 있다. 이때, 동작 수행 대상으로 선택되지 않은 도메인(즉, 도메인 3(14))은 다시 전원 공급이 끊긴 상태로 되돌아 가게 된다(도 4에서 "취소"라고 표시됨).
결국, 본 발명의 실시예에서는 하나의 도메인에서 다음 도메인으로의 경로의 수만큼의 도메인이 미리 복원하게 된다. 예를 들어, 도메인 1(10)을 수행 중이었을 때는 도메인 2(12) 및 도메인 3(14)을 미리 복원하고, 도메인 2(12)을 수행 중이었을 때는 도메인 1(10) 및 도메인 3(14)을 복원한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예는 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(120)은 버스(122)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(121), 메모리(123), 사용자 인터페이스 입력 장치(126), 사용자 인터페이스 출력 장치(127) 및 스토리지(128)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(120)은 네트워크(130)에 연결되는 하나 이상의 네트워크 인터페이스(129)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(121)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(123) 또는 스토리지(128)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(123) 및 스토리지(128)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리(123)는 ROM(124)이나 RAM(125)을 포함할 수 있다.
그리고, IoT 시대를 대비하여 컴퓨터 시스템(120)을 소형의 컴퓨팅 디바이스로 구현시킨 경우, 컴퓨팅 디바이스에 이더넷(Ethernet) 케이블을 연결하면 무선 공유기처럼 동작해서 모바일 디바이스가 무선으로 게이트웨이에 붙어서 암복호화 기능을 할 수 있으므로, 이를 위해 컴퓨터 시스템(120)은 무선 통신 칩(와이파이 칩)(131)을 추가로 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 구현된 방법이나 컴퓨터에서 실행가능한 명령어들이 기록된 비일시적인 컴퓨터에서 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어들이 프로세서에 의해서 수행될 때, 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어들은 본 발명의 적어도 한 가지 태양에 따른 방법을 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 도메인 1
12 : 도메인 2
14 : 도메인 3
20, 22, 24 : 전원 제어부
30 : 상태 저장부
40 : 제어부

Claims (12)

  1. 도메인으로의 전원 공급을 제어하는 전원 제어부; 및
    하나의 도메인이 수행 중일 때 다른 도메인을 미리 깨워 상태를 복원하고, 수행 중이던 도메인이 동작을 종료하면 깨어있던 도메인 중에서 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단하도록 상기 전원 제어부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복원에 필요한 상태 정보를 상태 저장부를 통해 가져오는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 수행중인 도메인이 종료되기 전까지 미리 복원하는 것을 완료하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 동작이 종료된 도메인의 상태 정보를 상태 저장부에 보관하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전원 제어부를 제어하여 상기 동작 종료된 도메인으로의 전원 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 제어부는 도메인의 수와 동일한 수로 구성되고, 도메인별로 하나씩 배치되어, 상기 제어부의 도메인 제어신호에 의해 해당하는 도메인으로의 전원 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 장치.
  7. 제어부가, 하나의 도메인이 수행 중일 때 다른 도메인을 미리 깨워 상태를 복원하는 단계; 및
    상기 제어부가, 수행 중이던 도메인이 동작을 종료하면 깨어있던 도메인 중에서 다음에 수행될 도메인을 제외한 나머지 도메인의 전원 공급을 중단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복원하는 단계는,
    상기 복원에 필요한 상태 정보를 상태 저장부를 통해 가져오는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 복원하는 단계는,
    상기 수행중인 도메인이 종료되기 전까지 완료되는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 전원 공급을 중단하는 단계는,
    동작이 종료된 도메인의 상태 정보를 상태 저장부에 보관하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 전원 공급을 중단하는 단계는,
    전원 제어부를 제어하여 상기 동작 종료된 도메인으로의 전원 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전원 제어부는 도메인의 수와 동일한 수로 구성되고, 도메인별로 하나씩 배치되어, 상기 제어부의 도메인 제어신호에 의해 해당하는 도메인으로의 전원 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 파워게이팅시 도메인간 전환 지연시간 감소 방법.
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