JP4938868B2 - マルチモードデバイスのための低電力デュアルプロセッサーアーキテクチャ - Google Patents

Description

この発明は、一般に、補助的なコンピューターを引き受けることができる無線電話のようなマルチモードデバイスに関する。

複数の能力を有するマルチモードモバイルコンピューティングデバイスが提案されてきた。例えば、携帯電話は、通信機能に加えて、現在はノートブックコンピューターが引き受けているパーソナルコンピューティングタスクを引き受けることが期待されるかもしれない。

ここに認識されるように、複数モードの動作をサポートするために複数のプロセッサーが必要になるかもしれない。さらにここに認識されるように、動作モードと独立した同じ内部動作を用いることは、メインプロセッサーが典型的に、周辺装置を制御し、他のデバイスプロセッサー（例えば、電話モデムプロセッサー）を周辺機器として取り扱うマスタデバイスとして機能することを意味する。そのような設計は、メインプロセッサーがすべてのモードにおいてアクティブでなければならないことを必要とする。そのような設計は、例えば、メインプロセッサーが電話モードでアクティブになる必要がある。この電話モードにおいて、モデムプロセッサーは、メインプロセッサーにより制御されるデバイスハードウェア（例えば、データディスプレイ、不揮発性記憶装置、オーディオ入出力）へのアクセスをモデムプロセッサーに単に与えるために、アクティブである。言いかえれば、メインプロセッサーはここでは、モデムプロセッサーの代わりに調停している。なぜなら、ハードウェアアーキテクチャは、モデムプロセッサーがデバイス内のハードウェアリソースのいくつかにダイレクトアクセスすることを許可しないからである。

ここに理解されるように、電力効率のよいタスクの実行を可能にするために、（上の例では、メインプロセッサーのような）ハードウェア仲裁者の使用を、可能な場合、最小化してバッテリーを節約することは利点があるであろう。さらに、この発明に記載される方法の使用によって、そのような仲裁者の役割を行う必要のないプロセッサーの電源を切ることが可能かもしれず、さらにデバイスのバッテリー寿命を延ばすかもしれない。更に、単一のメインプロセッサーが常にデバイスマスタとして機能することを要求することは、モデムプロセッサーにのみ適用されるかもしれないソフトウエアとソフトウエアの変更は、同様にメインプロセッサーと協調しなければならないまたはさもなければ統合しなければならない。特に、モデムプロセッサー上で機能する、携帯電話タイプのデバイスに対して現在利用可能なソフトウエアの大きな基礎は、モデムプロセッサーがメインアプリケーションプロセッサーに対して周辺機器であるデバイスにおいて、変更せずに使用することはできない。この発明は、レガシーソフトウエアが現在の単一プロセッサーデバイスにおいてそのまま使えるようにハードウェアを設計することにより、この大きな基礎のレガシーのアプリケーションソフトウエアの再使用を許可することができる。

マルチモードモバイルデバイスは、その装置を使用する無線通信を容易にするように構成されたモジュールに具現化してもよいバッテリーと通信プロセッサーを保持するハウジングを含む。通信プロセッサーモジュールはハウジング上でサポートされ、バッテリーにより電力が供給される。モジュールに具現化してもよいアプリケーションプロセッサーはアプリケーションを実行してもよいように構成され、ハウジング上にサポートされ、バッテリーにより電力が供給される。この記載におけるモジュールは、ハードウェアコンポーネントの協調された使用を介して機能を実行するディスクリートコンポーネントから組み立てられたまたは集積回路パッケージ内のハードウェアの集合を意味する。特に、通信プロセッサーモジュールは、通信プロセッサーの周辺機器として機能する他のハードウェアリソースに加えて、通信プロセッサーコアから構成される（例えばＡＲＭプロセッサーを有するカルコム社のＭＳＭ３３００、５１００、５５００が現在の観点における通信プロセッサーモジュールに相当する）。同様に、現在の観点において、アプリケーションプロセッサーモジュールは、補助ハードウェアと共にアプリケーションプロセッサーから構成される（例えば、ＡＲＭプロセッサーコアとPowerPCプロセッサーコアを有するカルコム社のＭＳＰ１０００またはＩＢＭの４０５ＧＰがアプリケーションプロセッサーモジュールの例である）。この観点に従って、デバイスは通信モードおよびコンピューティングモードを有する。デバイスが通信モードにあるとき、アプリケーションプロセッサーのコアはエネルギーを与えられない。しかしながら、デバイスがコンピューティングモードであるとき、アプリケーションプロセッサーコアはエネルギーを与えられる。

望ましくは、通信プロセッサーモジュールは、１つ以上のメモリデバイスと通信するメモリバスに関連づけられ、アプリケーションプロセッサーモジュールは、プロセッサーローカルバス（ＰＬＢ）と関連づけられる。好適なメモリバスは、通信プロセッサーモジュールとアプリケーションプロセッサーモジュールとの間のハードウェアインターフェースを介してＰＬＢと通信する。特に、好適メモリバスは、ＰＬＢブリッジプロセッサーと通信し、通信プロセッサーがＰＬＢのマスタとして機能することを容易にする。それにより通信プロセッサーは、ＰＬＢに関連した周辺のハードウェアにアクセスすることができる。

他の観点において、マルチモードモバイルデバイスは、その装置を用いた無線通信を容易にするように構成されたバッテリーと通信プロセッサーを保持するハウジングを含む。

通信プロセッサーはハウジング上でサポートされ、バッテリーにより電力が供給される。

アプリケーションプロセッサーはアプリケーションを実行するように構成される。また、アプリケーションプロセッサーはハウジング上でサポートされ、バッテリーにより電力が供給される。デバイスは少なくとも通信モードとコンピューティングモードを有し、デバイスが通信モードであるとき、通信プロセッサーはマスタプロセッサーとして機能する。

さらに他の観点において、モバイルコンピューティングを達成する方法は、アプリケーションプロセッサーと通信プロセッサーをハウジング内でサポートすることを含む。

この方法はまた動作モードに基づいてマスタプロセッサーとしてプロセッサーの１つを選択的に確立することを含む。

本発明の詳細は、その構造と動作の両方に関して、同一部に同符号を付した添付図面参照することにより最も良く理解することができる。この発明の記載は、相異なる通信プロセッサーモジュールとアプリケーションプロセッサーモジュールとの関連で提示されるけれども、これは説明の明確化のためにのみ成されることが認識される。特に、通信プロセッサーモジュールとアプリケーションプロセッサーモジュールは同じ集積回路モジュール上で実現されることもあり得ることが予想される。この場合、マルチチップモジュールパッケージング技術を介して実現される場合もあるし、両方（アプリケーションおよび通信）のプロセッサーが搭載された単一チップとして全体回路を設計することにより実現される場合もある。

図１は、好ましい限定されないマルチモードモバイルコンピューティングデバイスの概略図である。 図２は、現在のマルチモードモバイルデバイスアーキテクチャの好適な制限されない実施のブロック図である。 図３は、この発明のロジックを図解するフローチャートである。

初めに図１を参照すると、モバイルマルチモードコンピューティングデバイスが示され、一般に１０で指定される。典型的な限定されない実施形態において、デバイス１０は、無線音声および／またはデータ通信並びにこれに限定されないが、ワードプロセッシングのようなパーソナルコンピューティングアプリケーションに基づく機能を引き受けるために使用することができる。いずれにせよ、デバイス１０は、望ましくは、ここに議論されるコンポーネントを保持する軽量のポータブルハウジング１２を含む。バッテリー１４はハウジング１２と関与することができ、以下に開示されるコンポーネントに電源を供給することができる。バッテリー１４は、望ましくは、技術的に知られているポータブルコンピューティング原理に従って、再充電可能であるが、デバイス１０がコンセントに接続されていないときは、バッテリー１４はデバイス１０のコンポーネントにとって唯一の電源である。

モードセレクタ１６はハウジング１２上で供給することができる。モードセレクタ１６は、ユーザー操作可能な入力装置であり得、デバイスの動作モード、例えば、通信モードまたはコンピューティングモードを選択することができる。モードセレクタ１６は任意の数の方法で実施することができる。例えば、モードセレクタはスイッチであり得、または、モードを選択するために適切なソフトウエアと共に使用されるタッチスクリーンディスプレイの一部、または他の均等な入力構造であり得る。あるいは、モードセレクタ１６は、ユーザーの行動に応答するソフトウエアによって自動的に実施することができる。例えば、ユーザーが電話番号をダイアルすることを開始するなら、モードセレクタは、通信モードにおいてデバイス１０を自動的に構成するソフトウエアであり得る。

図２を参照すると、デバイス１０は、通信プロセッサー１８を含む。このプロセッサーとしては、例えば１６／３２ビットバス上の同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）２０をアクセスすることができ、通信プロセッサーモジュール内に実施できる２２、望ましくは、モバイルシステムモデム（ＭＳＭ）と呼ばれるタイプのプロセッサーが望ましい。また、通信プロセッサー１８は、例えば、１６ビットメモリインターフェースバス２４、ＭＳＭフラッシュメモリ２６およびＭＳＭスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）２８を用いてアクセスすることができる。この譲受人の「ＢＲＥＷ」アプリケーションのような通信に関連するアプリケーションは、通信プロセッサー１８によって、実行するために１つ以上のメモリ２０、２６、２８に記憶することができる。

また、図２に示すように、通信プロセッサー１８は無線通信回路３０をアクセスし、技術的に知られた手段に従って、無線通信を達成する。言いかえれば、通信プロセッサー１８、関連メモリ２０、２６、２８および回路網３０は、無線音声および／またはデータ通信部分、一般に３２で指定される部分を確立する。

１つの限定されない実施形態において、「移動局(ＭＳ）」とも呼ばれる通信部分３２は、Kyocera、 Samsung、または、これらに限定されないが、無線インフラストラクチャと通信するためのＩＳ−９５Ａ、ＩＳ−９５Ｂ、ＷＣＤＭＡ、ＩＳ−２０００、およびその他に定義されるような符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）原理およびＣＤＭＡ無線(ＯＴＡ）通信無線インターフェースプロトコルを使用する他の製造業者により製造される携帯電話タイプのデバイスである。

例えば、この発明が適用できる無線通信システムは、上述した無線通信システムを拡大して、ＧＳＭ、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）およびセルラシステムを含む。例えば、アナログアドバンストモバイルフォーンシステム(ＡＭＰＳ）および以下のデジタルシステムを含む：ＣＤＭＡ、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、およびＴＤＭＡ技術とＣＤＭＡ技術の両方を使用するハイブリッドシステム。ＣＤＭＡセルラシステムは、米国電子通信工業会／米国電子工業会（ＴＩＡ／ＥＩＡ）規格ＩＳ−９５に記載されている。結合したＡＭＰＳおよびＣＤＭＡシステムは、ＴＩＡ／ＥＩＡ規格ＩＳ−９８に記載される。他の通信システムは、国際モバイル電気通信システム２０００／ユニバーサルモバイル電気通信システム（ＩＭＴ−２０００／ＵＭ）、ワイドバンドＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ｃｄｍａ２０００（例えば、ｃｄｍａ２０００１ｘまたは３ｘ)またはＴＤ−ＳＣＤＭＡと呼ばれるものをカバーする規格に記載されている。

依然として図２を参照すると、モジュールに具現化できるメインプロセッサー３４はアプリケーションプロセッサーコア３６を保持する。アプリケーションプロセッサーコア３６は、１つの限定されない実例となる実施形態において、ＩＢＭ ４０５ＬＰプロセッサーまたはその均等物であり得る。図２は、プロセッサー１８および３６が互いに別個のチップ上に搭載可能であるように示しているけれども、それらは、同じチップ上に配置することもできることが理解されるべきである。

アプリケーションプロセッサーコア３６は、アプリケーションを実行するために様々なメモリに記憶することができる１つ以上のソフトウェアアプリケーションにアクセスする。

例えば、アプリケーションプロセッサーコア３６は、例えば１６ビットメモリバス上のＳＲＡＭ／フラッシュメモリ３８にアクセスすることができる。また、アプリケーションプロセッサーコアは、望ましくは３２ビットバス４４上のＳＤＲＡＭメモリ４２（ここには、ソフトウエアアプリケーションが典型的に優先的に記憶されるであろう)もアクセスすることができる。

図２は、また、アプリケーションプロセッサーコア３６がプロセッサーローカルバス（ＰＬＢ）４６にアクセスすることを示す。１つの限定されない実施形態において、ＰＬＢバス４６は６４ビットバスであり得る。様々なサポーティングデバイスおよび周辺機器は、技術的に知られた原理に従って、ＰＬＢ４６を用いて、アプリケーションプロセッサーコア３６によりアクセスされる。例えば、ＰＬＢ ４６（および従ってアプリケーションプロセッサーコア３６）はＳＤＲＡＭメモリ４２を制御するためにＳＤＲＡＭ コントローラー４８に接続することができる。また、ＰＬＢ ４６は、パーソナルコンピュータメモリカードインターフェースアーキテクチャ（ＰＣＭＣＩＡ）インターフェースあるいは他の記憶装置インターフェース５０で通信することができる。さらに、ＰＬＢ ４６（および従ってアプリケーションプロセッサーコア３６）は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）コントローラー５２に接続することができる。ＬＣＤコントローラー５２は、デバイス１０のハウジングに備えることができるＬＣＤディスプレイを駆動する。

上述したコンポーネントに加えて、アプリケーションプロセッサーコア３６を有するアプリケーションプロセッサー３４は、さらに１つの限定されない実施形態では、３２ビットバスであり得るオンチップ周辺バス（ＯＰＢ）５４を保持することができる。ＯＰＢ ５４は、ＰＬＢ／ＯＰＢブリッジデバイス５６を介してＰＬＢ４６に接続される。ブリッジデバイス５６は３２ビットデータを６４ビットデータに変換することができ、またその逆も同様である。種々の周辺機器はＯＰＢ５４と通信することができる。限定されない例を手段として、タッチパネルインターフェース５８はＯＰＢ５４に接続することができる。

また、他の記憶装置インターフェース６０をＯＰＢ５４に接続することができる。ＯＰＢ５４に接続することができる周辺機器のさらに限定されない例は、ＵＳＢ、ＵＡＲＴ、割り込み（ＵＣ）およびＡＣ９７デバイスを含む。

本発明に従って、通信プロセッサー１８は、さらに、メモリインターフェース２４を介してＰＬＢ４６と通信することができる。特に、図２に示すように、１つの例示実施形態において、通信プロセッサー１８のメモリインターフェース２４は、ＰＬＢブリッジプロセッサー６２によりＰＬＢ４６に接続される。１つの実施において、ＰＬＢブリッジプロセッサー６２は、例えばプロセッサーのような、ロジックデバイスによりハードウェアで実施される。このようにして、通信プロセッサー１８は、ＰＬＢ４６に接続されたデバイスにアクセスすることができる。

所望であれば、ＰＬＢブリッジプロセッサー６２の機能は、例えば、通信プロセッサー１８の専用部分によって実施することができる。

図３は、どのプロセッサー１８、３６が図２に示す周辺機器を制御するかを協議するためにＰＬＢブリッジプロセッサー６２により実行されるロジックを示す。決定ダイアモンド６４において、デバイス１０が、例えば、モードセレクタ１６または上述した他のユーザー行動により示されるように、通信モードにあるかどうかが決定される。そうでなければ、デバイス１０がコンピューティングモードであることを意味し、ロジックはブロック６６に進み、ＰＬＢブリッジプロセッサー６２は、ＰＬＢ４６およびＯＰＢ５４の制御において、アプリケーションプロセッサーコア３６をマスタプロセッサーであると指定する。

このモードにおいて、通信プロセッサー１８はアプリケーションプロセッサーコア３６によって周辺機器として扱うことができる。

他方、デバイス１０が通信モードであるなら、ロジックは、決定ダイアモンド６４からブロック６８に移動し、少なくともアプリケーションプロセッサーのアプリケーションコア３６の電源が切られる。すなわち、通信モードにおいて、この原理によれば、アプリケーションプロセッサー３６の電源が切られる。従って、通信プロセッサー１８は、ブロック７０においてマスタプロセッサーの役割が（例えば、ＰＬＢブリッジプロセッサー６２によって)割り当てられ、ＰＬＢ４６およびＯＰＢ５４に接続される周辺機器を制御する。

［００２６］ ここに示され、詳細に記載されるマルチモードデバイスのための低電力デュアルプロセッサーアーキテクチャは、完全にこの発明の上述した目的を達成することができるけれども、それは、この発明の現在の好適な実施形態であり、従って、この発明により広範囲に意図される主題を表し、この発明の範囲は当業者に明白であるかもしれない他の実施形態を完全に含むことが、そして、従ってこの発明の範囲は、添付されたクレームによってのみ限定され、その場合、１つのエレメントへの参照は、そのように明示しない限り「唯一」を意味することを意図したものではなく、むしろ「１つ以上」を意味することが理解されるべきである。当業者に知られあるいは、後に知られるようになる上述の好適実施形態のエレメントに対するすべての構造的および機能的均等物は、参照することにより明示的にここに組み込まれ、このクレームにより包含されることが意図される。現在の請求項によって包含されること。さらに、それが現在のクレームに含まれるように、この発明によって解決しようとするありとあらゆる問題に装置または方法が対処する必要はない。更に、エレメント、コンポーネント、または方法ステップがクレームに明示的に記載されているかどうかに関係なく、この開示におけるエレメント、コンポーネント、または方法ステップは、一般の人にささげられることを意図したものではない。エレメントがフレーズ"means for"を用いて記載されない限り、または方法クレームの場合には、エレメントが「行動」の代わりに「ステップ」として記載されない限り、ここに示すクレームエレメントは、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２条第６パラグラフの下で解釈されるべきでない。

Claims (12)

1. 下記を具備するマルチモードモバイルデバイス（１０）：
   前記デバイス（１０）を用いて無線通信を可能にするように構成された少なくとも１つの通信プロセッサー（１８）、前記通信プロセッサー（１８）は、少なくとも一部がバッテリーにより電力供給される；
   少なくとも１つのアプリケーションを実行するように構成された少なくとも１つのアプリケーションプロセッサーのコア（３６）、前記アプリケーションプロセッサーのコア（３６）は、少なくとも一部が前記バッテリーにより電力供給される；
   モードセレクタ（１６）；
   周辺デバイスにアクセスするように適応されるプロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー（６２）；
   なお、前記デバイス（１０）は、少なくとも通信モードとコンピューティングモードを有し、前記モードセレクタ（１６）が前記通信モードを示すとき、前記プロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー（６２）は、周辺デバイスを制御するためのマスタプロセッサーとして前記通信プロセッサー（１８）を指定し、前記アプリケーションプロセッサーのコア(３６)はエネルギーを与えられず、前記モードセレクタ（１６）が前記コンピューティングモードを示すとき、プロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー（６２）は、周辺デバイスを制御するためのマスタプロセッサーとしてアプリケーションプロセッサーのコア(３６)を指定し、そして、ユーザーが電話番号をダイアルすることを開始するなら、前記モードセレクタ（１６）は、前記通信モードにおいて前記デバイス（１０）を構成する。
2. 前記通信プロセッサー(１８)は、１つ以上のメモリデバイス(２０，２６，２８)と通信するメモリバス(２４)に関連付けられ、前記アプリケーションプロセッサーのコア(３６)は、プロセッサーローカルバス(４６）に関連付けられる、前記メモリバス(２４)は、前記プロセッサーローカルバス(４６）と通信する、請求項１のデバイス（１０）。
3. 前記メモリバス(２４)は、前記通信プロセッサーがマスタプロセッサーとして機能することを可能にするために前記プロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー(６２)と通信する、請求項２のデバイス（１０）。
4. 前記通信プロセッサー(１８)は、前記プロセッサーローカルバス(４６)と関連付けられた周辺デバイスにアクセスする、請求項３のデバイス(１０)。
5. 前記プロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー(６２)は、前記メモリバス(２４)と前記プロセッサーローカルバス(４６)との間に配置される、請求項１のデバイス（１０）。
6. 前記アプリケーションプロセッサーのコア(３６)は、前記デバイス（１０）が前記コンピューティングモードにあるとき、エネルギーを与えられる、請求項１のデバイス（１０）。
7. 前記プロセッサーローカルバス(４６)に接続された少なくとも１つの周辺デバイスをさらに具備する、請求項２のデバイス(１０)。
8. 前記周辺デバイスは、タッチパネルコントローラー、および記憶装置インターフェース(６０)の少なくとも１つである、請求項７のデバイス(１０)。
9. 下記を具備する、モバイルコンピューティングを達成する方法：
   マルチモードモバイルデバイス（１０）において、少なくとも１つのアプリケーションプロセッサーのコア（３６）と少なくとも１つの通信プロセッサー（１８）をサポートすること、少なくとも１つのアプリケーションプロセッサーのコア（３６）は、少なくとも１つのアプリケーションを実行するように構成され、前記少なくとも１つのアプリケーションプロセッサーのコア（３６）は、少なくとも一部が前記バッテリー（１４）により電力供給され、前記少なくとも１つの通信プロセッサー（１８）は、前記デバイス（１０）を用いて無線通信を可能にするように構成され、前記通信プロセッサー（１８）は、少なくとも一部が前記バッテリー（１４）により電力供給される；
   モードセレクタ（１６）によって示される動作モードに基づいて、マスタプロセッサーとして前記プロセッサー（１８、３６）のうち１つを選択的に確立すること、前記モードセレクタ（１６）が前記通信モードを示すとき、前記プロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー（６２）は、周辺デバイスを制御するためのマスタプロセッサーとして前記通信プロセッサー（１８）を指定し、前記アプリケーションプロセッサーのコア(３６)はエネルギーを与えられず、前記モードセレクタ（１６）が前記コンピューティングモードを示すとき、プロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー（６２）は、周辺デバイスを制御するためのマスタプロセッサーとしてアプリケーションプロセッサーのコア(３６)を指定する；
   なお、ユーザーが電話番号をダイアルすることを開始するなら、前記モードセレクタ（１６）は、前記通信モードにおいて前記デバイス(１０)を構成する。
10. 前記コンピューティングモードにおいて、前記アプリケーションプロセッサーのコア（３６）を用いて少なくとも１つのアプリケーションを実行すること、を具備し、前記アプリケーションプロセッサーのコア（３６）は、マスタプロセッサーであり、前記通信プロセッサー（１８）は、周辺プロセッサーである、請求項９の方法。
11. 前記通信プロセッサー（１８）のメモリバス（２４）を用いて前記プロセッサーローカルバス（４６）と前記通信プロセッサー（１８）との間で通信を確立すること、を具備する請求項９の方法。
12. 選択的に確立するという行為に着手するために、前記デバイス（１０）においてプロセッサーローカルバスブリッジプロセッサー（６２）を配置すること、をさらに具備する請求項９の方法。

Images