JP2003162412A - Cpuの省電力回路 - Google Patents

Cpuの省電力回路

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JP2003162412A
JP2003162412A JP2001358156A JP2001358156A JP2003162412A JP 2003162412 A JP2003162412 A JP 2003162412A JP 2001358156 A JP2001358156 A JP 2001358156A JP 2001358156 A JP2001358156 A JP 2001358156A JP 2003162412 A JP2003162412 A JP 2003162412A
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JP
Japan
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wait
cpu
signal
state
circuit
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JP2001358156A
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Toshiaki Tsuchido
利昭 土戸
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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    • 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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  • Microcomputers (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CPU自身で省電力状態/フル稼働状態を制
御でき、かつ、再起動時に時間遅れなく再起動すること
ができるCPUの省電力回路を提供する。 【解決手段】 レジスタ3のMSBには、CPU1によ
ってウエイト状態を指示するウエイト信号が書き込まれ
る。レジスタ3のMSBを除くビットには、CPU1に
よってウエイト状態を保持するウエイト時間が書き込ま
れる。カウンタ13および比較回路6は、ウエイト時間
を計測し、該ウエイト時間が経過した時点でウエイトを
解除する信号を出力する。アンドゲート4は、ウエイト
信号が書き込まれた時、CPU1をウエイト状態とする
信号を出力し、比較回路6からウエイトを解除する信号
が出力された時点でCPU1のウエイト状態を解除する
信号を出力する。アンドゲート4の出力はD・FF15
を介してCPU1のウエイト端子Waitへ印加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロプロセ
ッサ等のCPU(中央処理装置)の電力消費の低減を図
ったCPUの省電力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CPUの省電力を図る方法とし
て、CPUのクロックパルスをゲートしてしまう方法
や、CPUのクロックパルスを発生するPLL(Phase
Locked Loop)回路を制御してクロックパルスの周波数
を遅くする方法が知られている。しかしながら、クロッ
クパルスをゲートしてしまう方法は、CPUが完全に動
作停止状態となるため省電力の点では有効であるが、C
PU自身の動作が停止してしまうため、再起動時に外部
からゲートを解除して貰わなければならず、ゲート制御
のための回路が別途必要になる欠点があった。一方、ク
ロックパルスの周波数を遅くする方法は、CPU自身は
能動状態にあるため、再起動時にCPU自身がPLL回
路を制御してクロックパルスの周波数を元に戻すことが
可能であるが、PLL回路はアナログ回路であるので、
クロックパルスの周波数が元に戻るのに時間がかかる欠
点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な事情を考慮してなされたもので、その目的は、CPU
を完全に動作停止状態とすることなく、したがって、C
PU自身で省電力状態/フル稼働状態を制御することが
でき、しかも、再起動時に時間遅れなく再起動すること
ができるCPUの省電力回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明
は、ウエイト端子を具備し、該ウエイト端子へ印加され
る制御信号に基づいてウエイト状態となって省電力状態
となるCPUの電力消費の低減を行う省電力回路におい
て、前記CPUによってウエイト状態を指示するウエイ
ト信号が書き込まれる第1の記憶部と、前記CPUによ
ってウエイト状態を保持するウエイト時間が書き込まれ
る第2の記憶部と、前記ウエイト時間を計測し、該ウエ
イト時間が経過した時点でウエイト解除信号を出力する
時間計測手段と、前記第1の記憶部にウエイト信号が書
き込まれた時前記CPUをウエイト状態とし、前記時間
計測手段からウエイト解除信号が出力された時点で前記
CPUのウエイト状態を解除する制御回路とを具備する
ことを特徴とするCPUの省電力回路である。
【0005】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のCPUの省電力回路において、外部からウエイト状態
を解除する解除信号が印加される解除端子を有し、前記
制御回路は前記解除端子へ解除信号が印加された時、前
記CPUのウエイト状態を強制的に解除することを特徴
とする。
【0006】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
のCPUの省電力回路において、前記ウエイト時間が
「0」の時、検出信号を出力する「0」検出回路を有
し、前記制御回路は前記「0」検出回路から検出信号が
出力された時、前記CPUをウエイト状態とし、前記解
除端子へ解除信号が印加されるまでウエイト状態を継続
することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
一実施の形態について説明する。図1は同実施の形態に
よるCPUの省電力回路を示すブロック図である。この
図において、符号1はCPU、2はCPU1の周辺回路
およびCPU1によって読み出し/書き込みが行われる
メモリである。3はCPU1によって書き込みが行われ
るレジスタであり、そのMSB(最上位ビット)がウエ
イトモードビットWMBとしてアンドゲート4へ出力さ
れ、MSBを除くビットがウエイトサイクルデータWC
DとしてALL”0”検出回路5および比較回路6の第
1入力端へ出力される。
【0008】一方、端子10は外部からウエイト解除信
号WKが印加される端子である。ここで、ウエイト解除
信号WKとは、CPU1のウエイト状態を強制的に解除
することを指示する信号であり、常時は”1”信号にあ
り、ウエイト解除を指示する時”0”信号となる。端子
11はCPU1を駆動するシステムクロックパルスCL
Kが印加される端子である。13はクロックパルスCL
Kをアップカウントするカウンタであり、そのカウント
出力は比較回路6の第2入力端へ印加される。また、こ
のカウンタ13は、比較回路6から”0”信号が出力さ
れた時リセットされる。比較回路6は、レジスタ3から
出力されるウエイトサイクルデータWCDとカウンタ1
3のカウント出力とを比較し、両者が異なっている時
は”1”信号を出力し、一致した時に”0”信号を出力
する。ALL”0”検出回路5は、常時は”0”信号を
出力し、ウエイトサイクルデータWCDがALL”0”
の時のみ”1”信号を出力する。
【0009】14はオアゲートであり、比較回路6とA
LL”0”検出回路5の出力のオアをとり、アンドゲー
ト4へ出力する。アンドゲート4はウエイト解除信号W
K、オアゲート14の出力、ウエイトモードビットWM
Bのアンドをとり、D・FF(ディレイフリップフロッ
プ)15へ出力する。D・FF15はアンドゲート4の
出力をクロックパルスCLKのタイミングで読み込み、
CPU1のウエイト端子Waitへ出力する。
【0010】ここで、ウエイト端子Waitとは、CP
U1をウエイト状態とするための端子であり、”0”信
号を印加すればCPU1が通常の動作を行うが、”1”
信号を印加すると、CPU1がウエイト状態となる。C
PU1がウエイト状態になると、内部においてクロック
がゲートされ、新たなイベントが発生しなくなり、電力
消費が少なくなる。
【0011】次に、上述した回路の動作を説明する。ま
ず、CPU1が通常の稼働状態にある時は、レジスタ3
のMSBに”0”が書き込まれる。これにより、ウエイ
トモードビットWMBが”0”となり、アンドゲート4
の出力が”0”となり、D・FF15の出力が”0”と
なる。この結果、CPU1のウエイト端子Waitに”
0”信号が印加され、CPU1がウエイト解除状態(通
常状態)となる。
【0012】次に、CPU1が一定時間(一定クロック
パルスサイクル)省電力状態に移行する場合、CPU1
がレジスタ3に、ウエイトモードビットWMBとして”
1”を、また、ウエイトサイクルデータWCDとして省
電力時間に対応するクロックパルスのサイクル数を書き
込む。また、カウンタ13をリセットする(図示省
略)。ウエイトサイクルデータWCDとして、所定のサ
イクル数がレジスタから出力されると、この時、カウン
タ13のカウント出力が「0」であることから、比較回
路6の出力が”1”信号となり、この”1”信号がオア
ゲート14を介してアンドゲート4の第2入力端へ印加
される。また、ウエイトモードビットWMBの”1”信
号はアンドゲート4の第3入力端へ印加される。したが
って、ウエイト解除信号WKが”1”信号にあるとする
と、アンドゲート4の出力が”1”信号となり、この”
1”信号が次のクロックパルスCLKによってD・FF
15に読み込まれ、CPU1のウエイト端子Waitへ
印加される。これにより、CPU1がウエイト状態とな
る。
【0013】次に、カウンタ13のカウントが進み、そ
のカウント出力がウエイトサイクルデータWCDに一致
すると、比較回路6の出力が”0”信号となる。この結
果、オアゲート14の出力が”0”信号となり、アンド
ゲート4の出力も”0”信号となる。これにより、次の
クロックパルスCLKによって”0”信号がD・FF1
5に読み込まれ、CPU1のウエイト端子Waitへ印
加され、CPU1のウエイト状態が解除される。CPU
1はこのウエイト状態の解除を受け、レジスタ3のMS
Bを”0”とする。また、比較回路6の出力が”0”信
号になると、カウンタ13がリセットされる。
【0014】また、CPU1がウエイト状態にある場合
において、端子10へ印加されるウエイト解除信号WK
を”0”信号とすれば、アンドゲート4の出力が”0”
信号となり、したがって、D・FF15の出力が”0”
信号となり、CPU1のウエイト状態が解除される。
【0015】次に、CPU1が、長期に亘って省電力状
態に移行する場合は、CPU1がレジスタ3に、ウエイ
トモードビットWMBとして”1”を、また、ウエイト
サイクルデータWCDとして「0」を書き込む。ウエイ
トサイクルデータWCDとして「0」が出力されると、
ALL”0”検出回路5の出力が”1”信号となり、こ
の”1”信号がオアゲート14を介してアンドゲート4
へ供給される。これにより、ウエイト解除信号WKを”
1”とすると、アンドゲート4の出力が”1”となり、
したがって、D・FF15の出力が”1”となり、CP
U1がウエイト状態になる。このウエイト状態は外部か
らウエイト解除信号WKとして”0”信号が印加される
まで続く。
【0016】ウエイト解除信号WKが”0”信号になる
と、アンドゲート4の出力が”0”信号となり、これに
より、D・FF15の出力が”0”信号となり、CPU
1のウエイト状態が解除される。CPU1はこのウエイ
ト状態の解除を受け、レジスタ3のMSBに”0”信号
を書き込む。
【0017】上述した回路において、レジスタ3はCP
U1が直接アクセス可能な領域にマッピングされてい
る。これにより、CPU1は処理する負荷に応じて定常
的にウエイトを挿入することを選択でき、自身の判断で
容易に省電力を図ることができる。例えば、CPUが電
話機に用いられる場合、 ○着信があった時は忙しい ○発信する時も忙しい ○受信待ち状態の時は暇 というように、CPU自身の動作状態によって忙しい
時、暇な時の判断が可能である。そして、上記の実施形
態によれば、受信待ち状態のコードの先頭において上記
の省電力状態に入り、着信があった時、即座に通常状態
に戻ることができる。このような状態変化は、外部でシ
ステム全体を監視するマイクロコンピュータでも制御す
ることが可能であるが、上記実施形態は、このような分
かりやすい例だけでなく、内部的な状態遷移によっても
低消費電力状態を制御することが可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、CPUによってウエイト状態を指示するウエイト信
号が書き込まれる第1の記憶部と、CPUによってウエ
イト状態を保持するウエイト時間が書き込まれる第2の
記憶部と、ウエイト時間を計測し、ウエイト時間が経過
した時点でウエイト解除信号を出力する時間計測手段
と、第1の記憶部にウエイト信号が書き込まれた時CP
Uをウエイト状態とし、時間計測手段からウエイト解除
信号が出力された時点でCPUのウエイト状態を解除す
る制御回路とを具備するので、CPU自身で省電力状態
/フル稼働状態を制御することができると共に、再起動
時に時間遅れなく再起動することができる効果が得られ
る。この結果、CPU自身にスリープパワーダウン機能
がなくても簡単な回路構成で省電力を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態によるCPUの省電力
回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…CPU、3…レジスタ、4…アンドゲート、5…A
LL”0”検出回路、6…比較回路、10…端子、13
…カウンタ、14…オアゲート、15…D・FF。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエイト端子を具備し、該ウエイト端子
    へ印加される制御信号に基づいてウエイト状態となって
    省電力状態となるCPUの電力消費の低減を行う省電力
    回路において、 前記CPUによってウエイト状態を指示するウエイト信
    号が書き込まれる第1の記憶部と、 前記CPUによってウエイト状態を保持するウエイト時
    間が書き込まれる第2の記憶部と、 前記ウエイト時間を計測し、該ウエイト時間が経過した
    時点でウエイト解除信号を出力する時間計測手段と、 前記第1の記憶部にウエイト信号が書き込まれた時前記
    CPUをウエイト状態とし、前記時間計測手段からウエ
    イト解除信号が出力された時点で前記CPUのウエイト
    状態を解除する制御回路と、 を具備することを特徴とするCPUの省電力回路。
  2. 【請求項2】 外部からウエイト状態を解除する解除信
    号が印加される解除端子を有し、前記制御回路は前記解
    除端子へ解除信号が印加された時、前記CPUのウエイ
    ト状態を強制的に解除することを特徴とする請求項1に
    記載のCPUの省電力回路。
  3. 【請求項3】 前記ウエイト時間が「0」の時、検出信
    号を出力する「0」検出回路を有し、前記制御回路は前
    記「0」検出回路から検出信号が出力された時、前記C
    PUをウエイト状態とし、前記解除端子へ解除信号が印
    加されるまでウエイト状態を継続することを特徴とする
    請求項2に記載のCPUの省電力回路。
JP2001358156A 2001-11-22 2001-11-22 Cpuの省電力回路 Pending JP2003162412A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006260190A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Fujitsu Ltd マージンレス判定回路
JP2008299740A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Seiko Epson Corp 非同期マイクロプロセッサ、電子情報装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006260190A (ja) * 2005-03-17 2006-09-28 Fujitsu Ltd マージンレス判定回路
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