TW442721B - Adaptive power-down clock control - Google Patents

Description

Λ7 442721 B7 五、發明說明（1 ) 發明仿景 習知技術說明 迕許多系統的設計中，降低積體電路（ic)的功率 耗損爲一扪當挺要的考量，尤其是當顧及到電池壽命及/ 或敗熱時此-·#蛩尤爲重要。在某些情形中，利用畨電模 式，將I C中不需使用的多個部位加以關閉。例如，美_ 毋利屮請案案號5 ’ 4 2 3 ，0 4 7 ”使用位址遷移偵測 以減少功率耗損的方法及裝置”描述一種方法，其使用外 部帮件（例如位址遷移）以將記憶體區塊從低功率模式切 換至正常功能。在低功率模式中，直到偵測到下一事件（ 例如’位址遷移），否則霉路的某些部份不被致能。 C Μ 0 S (互補金氧半導體）I C之主要部位的功率 耗損正比於I C上電路的切換頻率係爲習知者。電路的內 部頻率通常源於系統的時脈。一般而言，系統频率的調整 係在晶片上之微控制器的控制下實施，並成爲微控制器軟 體的·部份》因此，用以降低C Μ 0 S積體電路或芄一部 份功率的技術係利用軟體控制，以使得當處理流程容許系 統設訏者執行該作業時，可減少系統的時脈频率。例如， (美國專利申請案案號5,.，4 2 8，7 9 0 ”電腦功率管理 系統’’描述了 一種在軟體控制下的功率管理系統，可關斷 或減少供應至儷腦不同部位之時脈信號的頻率。分頻器常 常用於減少系統的時脈頻率。然而，系統時脈的減少將減 緩一積體電路中的所有同步操作。再者，一· I C通常必介 接於如I S Α或P C M C I Α匯流排的周邊匯流排，此等 本紙張尺度適用中回國家楳準<CNS)A4規格（210 X 297公茇） -----·!-----裝--------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 442721 Λ7 _B7_ 五、發明說明（2 ) 匯流俳係花闽定的频率下操作。因此，至少不需降低直接 與此_流排介接之電路部份的時脈頻率。而且，在許多情 況屮，使）Η軟體控制的方式通常太慢而無法實際的降低功 举h 以下說明在一匯流排上與主機個人電腦通訊之周邊設 備的例子。參考圖1 ，典型的習知數據機1 0 〇經由 I S Λ (工業標準架構）匯流排1 〇 2與個人電腦主機處 則器1 0 1介接。所述的數據機包括介而邏輯1 0 5、控 ίΜ分典工器1 0 7、裁決器1 0 8及微處理器1 0 9 。另外 ，：I/O暫存器1 1 2及混合記憶體1 1 1經由匯流排 丄1 0與裁決器1 0 8連通。數據機係在系統時脈1 ◦ 6 的控制下操作。參考圖2 ，主機處理器在線路1 0 3上發 出一讀取要求（HOST READ — N)，以讀取I/O ©存器1 1 2或外部混合記憶體1 1 1 。此操作包括介面 邏輯.1 0 5及微控制器1 0 9間之裁決器1 0 8的裁決作 業，.Π.裁決作業亦會要求存取匯流排。接著，由存取外部 混合記憶體1 1 1或I / 0暫存器1 1 2來進行操作，並 將數據送回陋流排1 0 2。 然而，如果數據機不能經由匯流排1 0 2立即地回應 龙機處理器，則其藉由將線路1 0 4上的信號I ◦ C H RDY確立爲低準位而暫停，如圖2所示。當可完成 數據（讀取或寫入）之傳送時1周邊設備去除I 0 〔只尺0¥信號的確立（如線路104成爲高準位）。此 一周邊設備的動作侦得主機去除線路103上READ_ 本紙張尺度適用中围围家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） n n I I— I I n K n n HI n n n I (請先閱讀背面之浼意事項再填寫本頁) -5- Λ7 4*42 721 _____B7__ 五、發明說明（3 ) N俗號的確立（或，W R I Τ E „ N，圖中沒有顯示）。 當企圖對I / 0暫存器或外部記憶體做兩個連續的寫入動 作，」.丨.在第一個寫入未完成時，便由主機P C發出第二個 寫入励作，亦會出現類似的情形。 發叨槪述 本發明已(提供一技術以減少周邊設備的功率耗損，其 中該設備可經山一匯流排與一主機處理器介接。周邊設備 可在帘電模式下以較低的時脈頻率操作，或在操作模式下 以較高的時脈頻率操作。周邊設備包含一時脈控制電路， 此電路可回應來g主機處理器的數據傳送要求，龉由產生 _一控制信號而增加時脈的頻率。控制信號可指示是否周邊 設備已準備執行主機處理器所要求的數據傳送。在說明的 I S Λ匯流排的例子中，此控制信號爲” 10 C II R D Υ "(輪入輸出頻道備用）信號。 詳細說明 ‘ —F文的詳細說明係關於一種減少裝置中功率耗揋的技 術，其中該裝蹬可適合經由一匯流排與主機處理器通訊。 主機處理器__·般爲一種個人電腦或可攜式通訊裝置上的微 處理器，也可以是其他類型的主機處理器。參考圖3 ’其 <1 *顯示本發明說明實施例的時序圖，圖4爲本發明寊施例 之馗路的方塊圖。圓4與圖1類似，不同之處在於I ◦ C H R D Y線路4 0 4及控制分頻器4 0 7之間包含一額 I--------Γ I--•裝—----1— 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度通用中sa家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 -6- Λ7 d^2721 B7_____ 五、發明說明（4) 外的控制線路4 ]. 3。在本發明的技術中，可減少周邊設 備的操作頻率以節省電力，周邊設備在此例中係爲數據機 。通常山微控制器4 〇 9的軟體來控制省電模式的頻率設 定。常主機處理器發出一讀取或寫入數據傳送要求予數據 櫸—時，數據機的操作頻率增加至一操作準位，此準位適於 實施該數據的傳送要求。在大部份的情況下，此爲數據機 的最大可用頻率’例如在線路4 0 6上的系統時脈頻率。 以下將說明完成此目的之額外控制線路的功能。 參考圖3，一開始在時間Τ n至T 2的省電模式下，控 制時脈信號（在圖4的線路4 1 4中），以較低的频率操 作。此亦包括停止所有·控制時脈信號的可能性，亦即，頻 率等於0。在此期間，確立10 CHRDY信號，使得在 線路4 0 4上的電壓V ,爲高準位。在時問T】時，主機處 理器發出一讀収要求（Η ◦ S T R E A D __ Ν )，使得在 控制線路4 1 3上的電壓V2成爲低準位。回應此控制線路 4 1 3上的改變，介而邏輯405去除10 CHRDY信 號的確立，使得I 0 C H R D Y線路4 0 4上的電壓V丄 及控制線路4 1 3上的電壓在時間T 2時下降。此告知主機 處理器該數據機尙未備妥，無法立即地回應來自主機處迎 器的存収要求。控制線路4 1 3上的此一低電壓使得控制 的分頻器4 0 7增加控制時脈頻率而成爲較高的頻率準位 ，典型地係相同於線路4 0 6上的系統時脈。此控制時脈 的較高頻率可使數據機正常的動作並在匯流排的正常操作 速度下與匯流排4 0 2介接。例如，在I S A匯流排的例 本紙張尺度逋用中® @家楳準（CNS)A4規格（2】〇«297公釐） -----^------丨-裝-------訂i丨—-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 442721 _____B7__ 五、發明說明（5 ) 子屮，Μ流排時脈爲8 Μ Η z。在其操作系統時脈频率下 ，數據機呵提供卞機處理器所需的數據資料，並執Π興他 必耍的功能。 在時問Τ 3時，介面邏緝4 0 5將線路I 〇 C H RDY線路4 0 4上的電壓Vi返回高電壓狀態，藉此 發送倍號給主機處理器，告知已在讀取操作期問提供要求 的數據，或者已完成寫入操作。此高電壓狀態亦提供至控 制線路4 1 3 ，使得控制分頻器4 0 7可將線路4 1 4上 的控制時脈頻率降爲由軟體指定的低頻率狀態，如圖3所 示者，另外，回應高10 CHRDY信號，主機處理器藉 由使線路4 0 3上的電壓V 2返回高電壓狀態而終止讀取要 求。 參考圖5 ，其中_示控制分頻器4 0 7中電路部份的 力塊圖。此電路提供·一種方便的方法|可將控制時脈從翁 電模式下的低頻狀態改變成操作模式中的高頻狀態，但是 亦有多種其_他的可能方法。特別的，多工器5 0 1藉由選 擇系統時脈（來自線路5 0 4之輸入0 )而或來自可程式 分頻器5 0 6 (來自線路5 0 5之輸入1 )的低頻時脈， 而在線路5 0 2 (連接圖4的線路4 1 4 )上提供控制時 脈。多工器5 0 1需爲”無短時脈衝波干擾”的型式，使 得當從一輸入切換成另一輸入時，時脈信號波形不會呈现 不迚續的現象。在習用的技術中已知有多種無短時脈衝波 干擾的多工器。多工器5 0 1又由線路5 0 3上的I 0 C H R D Y，以上述圖3及圖4所述的功能加以控制。藉 本紙張尺度適用中0國家標準（CNS>A4規格<210x297公釐〉 I----f 1 I Γ I-------------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8 - Λ7 Λ7 經濟部智慧財產局具工消费合作社印製 __B7__ 五、發明說明（6 ) Λ可程式分頻器5 0 6的分割，可從線路5 0 7」-.的系統 时脈導出低頻時脈。由暫存器5 0 8的內容可設定時脈分 割比率，此比率褪本上凼軟體加以控制，但是如果需要的 話可永久地藉山程式化而設定。 上述的實施例已顯示數據機的時脈速度增加以接收並 傳送資料於主機處理器。但是，在操作模式中可因其他的 0的而增加時脈速度’基本上此由數據機的微處理器控制 °而上述實施例中已使得經由一 I s A匯流排而連接P C 主機的數據機可具苻多種其他的應用。例如，其他不同型 式的周邊設備，包含數位通訊裝置（如I s D X轉接器） ’網路通訊裝置（如乙太網路轉接器），視頻顯示裝置等 皆可利用實施例的技術。可使用其他型式的匯流排而得到 更佳的性能。例如，P C I匯流排使用一稱爲τ R D Y # C target ready )的信號，此信號可用於控制時脈頻率，以 代替與I S A匯流排共用的I 〇 C H R D Y信號。在另一 例子中’ P C M C I A (也稱爲P C卡匯流排）使用一 W A I T #，此信號能以類似的方法與本發明的技術一起 使用。亦即，這些信號中的各信號指示主機處理器周邊設 備是否已備妥來供應要求的數據。因此，一般而言，這些 信號在此應用中稱爲”備用”信號。在某些例子中匯流排 在標準的時脈頻率下操作=而在其他的例子中，可從多個 頻率中選擇多於一個的匯流排頻率，此項選擇係依據系統 設計。再者，本發明尙可使用其他型式的匯流排且仍苟其 他的應用。 本紙張尺度適用中因因家標準<CNS)>V1規格（210x297公髮） -9- - I ---—裝！---訂-----I f I _線 (請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) Λ 42飞 2 1 Λ7

____W 五、發明說明（7 ) 圖式之簡單說明 阖1示經山一匯流排與電腦介接的習知技術之周邊裝 丨置的例子。 圆2示圖1之代表性裝置使用的控制及數據信號。 圖3示與一裝置共用之代表性時脈及控制信號’該裝 驛;配置本發明的技術。 圆4示本發明技術之實施例。 圖5示控制電路，此控制電路可使用於配置本發明的 配置。 主要元件對照表 ------ I It---- 裝--------訂--I-------線 (請先閱讀背面之注恚事項再填寫本頁) 4 0 7 控制 分 頻 器 4 0 8 裁決 器 4 0 9 微控 制 器 4 1 3 控制 線 5 0 6 可程 式 分 頻器 5 0 8 暫存 器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中囤圃家標準（CNSM4規格（210 X 297公釐） -10-

Claims (1)

1. r 經濟部智慧財產局員工消費^广"^製 (λ 六、申請專利範圍 1 · 一種周邊設備（ 4 0 0 ) ’適於在一設備時脈頻 率下操作且經由一匯流排（4 0 2 )與一主機處理器（ 4 0 1 )通訊，且其中當該主機處理器要求時，該周邊設 備經山該匯流排提供一備用信號（I Ο CHRDY)予該 主機處理器，以指示該周邊設備是否已備用於傳送數據， 其特徵爲該周邊設備包含機構（4 0 7 )，用於改變 該設備時脈频率以回應該備用信號，使得在操作模式期Ρ ’該設備時脈頻率較高，且在省電模式中設備的時脈频輿 較低。 2 .如申請專利範圍第1項之周邊設備（4 0 0 )， 其中該匯流排爲一工業標準架構（I s A )匯流排。 3 ·如申誧專利範圍第1項之周邊設備（4 0 0 )， 其中該匯流排爲一· P C M C I A匯流排。 4 .如申請專利範圍第1項之周邊設備（4 0 0 ) ’ 其屮該匯流排爲一 P C卡匯流排。 5 ‘如申請專利範圍第1項之周邊設備（4 0 0 ) ’ 其中該匯流排爲一周邊組件互連結.（P C ί )匯流排。 6 _如申誚專利範圍第1項之周邊設備（4 0 0 ) ’ 其中該周邊設備爲一數據機。 7 ·如申請專利範圍第1項之周邊設備（4 0 0 ) ’ 其中該周邊設備包括至少一具有C Μ 0 S電晶體的積體電 路。 冬紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） -11 - I I I I I W· i I l· I I ---► I I I — I I 訂- *5^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)