集成電路以及低功率操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及集成電路，更具體地，涉及芯片上系統(tǒng)以及用于通過(guò)控制其特定時(shí)鐘信號(hào)的選通降低功耗的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的芯片上系統(tǒng)(SOC)包括一個(gè)或多個(gè)處理單元(核)、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘發(fā)生器和多個(gè)外圍裝置，以及其它功能模塊，其全部消耗功率。隨著數(shù)據(jù)速度增加以及隨著更多的功能模塊被集成到芯片上，將功耗保持在可接受的水平變得更加有挑戰(zhàn)性。SOC的在任何一個(gè)時(shí)間處于非激活的元件的時(shí)鐘選通是一種已知的管理功耗的方式，但是仍需要在這方面進(jìn)行改善。
[0003]因此，提供用于降低SOC以及類似的裝置中的功耗的手段將是有利的。
[0004]概述
[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種操作集成電路裝置的方法，所述方法包括:在比特速率時(shí)鐘信號(hào)的控制下，在所述集成電路內(nèi)部的外圍裝置與所述集成電路外部的遠(yuǎn)程裝置之間交換數(shù)據(jù)；在第一操作模式中禁用總線時(shí)鐘信號(hào)；以及在第二操作模式中，使能所述總線時(shí)鐘信號(hào)，以及在所述總線時(shí)鐘信號(hào)的控制下，在所述外圍裝置與系統(tǒng)存儲(chǔ)器之間交換數(shù)據(jù)。
[0006]根據(jù)另一實(shí)施例，提供了用于集成電路裝置的控制電路，所述控制電路包括:外圍裝置，被布置為在第一操作模式中在接收的比特速率時(shí)鐘信號(hào)的控制下與外部裝置交換數(shù)據(jù)，以及在第二操作模式中在接收的總線時(shí)鐘信號(hào)的控制下與系統(tǒng)存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)；以及時(shí)鐘選通模塊，用于在所述第一操作模式中禁用所述總線時(shí)鐘信號(hào)，以及在所述第二操作模式中響應(yīng)于所述外圍裝置產(chǎn)生的控制信號(hào)使能所述總線時(shí)鐘信號(hào)。
[0007]根據(jù)再一實(shí)施例，提供了一種能夠以低功率模式操作的集成電路裝置，所述集成電路裝置包括:系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器，用于產(chǎn)生至少一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘選通模塊，用于使能和禁用所述至少一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，其中在所述低功率模式中，所述至少一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)被禁用；以及外圍裝置，其中在所述低功率模式中，所述外圍裝置產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)被提供到所述時(shí)鐘選通模塊，以用于使能所述外圍裝置執(zhí)行任務(wù)所需的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，以及用于在完成所述任務(wù)之后禁用所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]通過(guò)參考下面的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明以及附圖可以更好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的芯片上系統(tǒng)(SOC)的簡(jiǎn)化的示意性框圖；
[0010]圖2是圖1的SOC的模塊的子集的示意性框圖，該子集包括低功率控制電路；以及
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的SOC操作方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖提出的具體說(shuō)明意圖作為對(duì)本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的說(shuō)明，并不意圖表示可以實(shí)踐本發(fā)明的僅有的形式。應(yīng)當(dāng)理解，可以通過(guò)不同實(shí)施例實(shí)現(xiàn)相同的或等同的功能，意圖將這些實(shí)施例也涵蓋在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。在附圖中，使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示相同的項(xiàng)素。此外，術(shù)語(yǔ)〃包括"、〃包含〃或其任意其它變型意圖覆蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列元件或步驟的模塊、電路、裝置部件、結(jié)構(gòu)以及方法步驟并不僅僅包括這些項(xiàng)素，而是可以包括未明確列出的或?qū)@樣的模塊、電路、裝置部件或步驟固有的其它元件或步驟。在沒(méi)有更多約束的情況下，由“包括一”引領(lǐng)的元件或步驟并不排除另外的相同的元件或步驟(包括所述元件或步驟)的存在。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種操作集成電路的方法。在第一操作模式中，在比特速率時(shí)鐘信號(hào)的控制下，在所述集成電路內(nèi)部的外圍裝置與所述集成電路外部的遠(yuǎn)程裝置之間交換數(shù)據(jù)，同時(shí)禁用總線時(shí)鐘信號(hào)。在第二操作模式中，使能所述總線時(shí)鐘信號(hào)，并且在所述總線時(shí)鐘信號(hào)的控制下在所述外圍裝置與所述集成電路內(nèi)部的系統(tǒng)存儲(chǔ)器之間交換數(shù)據(jù)。
[0014]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了用于集成電路的控制電路。所述控制電路包括外圍裝置，所述外圍裝置被布置為在第一操作模式中在接收的比特速率時(shí)鐘信號(hào)的控制下，與外部裝置交換數(shù)據(jù)，以及在第二操作模式中在接收的總線時(shí)鐘信號(hào)控制下與系統(tǒng)存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)。所述控制電路還包括時(shí)鐘選通模塊，用于在所述第一操作模式中禁用系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和所述總線時(shí)鐘信號(hào)，以及在所述第二操作模式中響應(yīng)于所述外圍裝置產(chǎn)生的控制信號(hào)使能所述總線時(shí)鐘信號(hào)。
[0015]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種集成電路，包括:系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器，用于產(chǎn)生至少一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)鐘選通模塊，用于使能和禁用系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；以及外圍裝置。所述集成電路能夠以低功率模式操作，在低功率模式中所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)被禁用。所述外圍裝置被布置為在所述集成電路以所述低功率模式操作的同時(shí)，產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于施加到所述時(shí)鐘選通模塊，以用于使能外圍裝置執(zhí)行任務(wù)所需的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，以及用于在完成所述任務(wù)之后禁用所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。
[0016]如此，外圍裝置本身能夠決定使能或禁用哪個(gè)(哪些)時(shí)鐘，而無(wú)需任何CPU涉及其中。所述外圍裝置還可以通過(guò)產(chǎn)生在所述時(shí)鐘選通模塊處斷言的請(qǐng)求信號(hào)發(fā)起從第一操作模式到第二操作模式的轉(zhuǎn)變。外圍裝置的去斷言所述請(qǐng)求信號(hào)發(fā)起從第二操作模式到第一操作模式的轉(zhuǎn)變。時(shí)鐘選通模塊根據(jù)所述請(qǐng)求信號(hào)是否在被斷言或被去斷言使能或禁用所述總線時(shí)鐘信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)在第一和第二操作模式兩者期間保持被門控(gated)，并且僅在所述集成電路的處理單元需要被喚醒時(shí)被使能。
[0017]現(xiàn)在參考圖1，示出了 SOC 100。如示例性裝置100這樣的SOC常常集成許多低速外圍裝置，外圍裝置又與芯片外裝置通信。在低速外圍裝置操作時(shí)的周期期間，這些外圍裝置與SOC系統(tǒng)存儲(chǔ)器進(jìn)行批量數(shù)據(jù)交換。使用直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)來(lái)幫助將數(shù)據(jù)從外圍裝置的FIFO (先入先出)寄存器移動(dòng)到系統(tǒng)存儲(chǔ)器，或者相反地，從系統(tǒng)存儲(chǔ)器移動(dòng)到FIFO寄存器，并且在每一個(gè)情況下經(jīng)由系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線速度通常相對(duì)高(例如，10Mhz)，常常是外圍裝置的速度的數(shù)百倍。因此，在外圍裝置與外部(‘芯片外’)裝置交換數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)總線和功能塊(不同于外圍裝置)常常空閑。常規(guī)方法在外圍裝置和外部裝置交換數(shù)據(jù)時(shí)維持全部的SOC時(shí)鐘。這些時(shí)鐘典型地包括:總線時(shí)鐘、CPU時(shí)鐘、平臺(tái)(platform)時(shí)鐘、源時(shí)鐘、和比特速率(bitrate)時(shí)鐘。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，只要外圍裝置的FIFO寄存器不為空或滿，那么僅需要使能外圍裝置的比特速率時(shí)鐘。
[0018]有利地，通過(guò)采用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法，在總線時(shí)鐘信號(hào)的控制下在系統(tǒng)存儲(chǔ)器和外圍裝置之間交換數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以在比特速率時(shí)鐘信號(hào)的控制下繼續(xù)在外圍裝置和外部裝置之間交換數(shù)據(jù)。
[0019]再次參考圖1，S0C 100包括中央處理單元(CPU) 101、系統(tǒng)存儲(chǔ)器102和其它功能(IP)模塊103。系統(tǒng)總線104操作地耦接到CPU101、系統(tǒng)存儲(chǔ)器102和IP模塊103。第二級(jí)總線105 (用于外圍裝置寄存器存取)和低功率控制模塊106也操作地耦接到系統(tǒng)總線104。如本領(lǐng)域中已知的，CPU 101可以包括處理電路，并且可以是內(nèi)核處理器，或者包括一個(gè)以上內(nèi)核處理器。
[0020]SOC 100還包括多個(gè)外圍裝置(外圍裝置1、2、3、4、…、N)，圖1中示出了其中的五個(gè)，107-111。外圍裝置107-111操作地耦接到第二級(jí)總線105，并因此能夠經(jīng)由第二級(jí)總線105和系統(tǒng)總線104與CPU101、系統(tǒng)存儲(chǔ)器102和IP模塊103中任意一個(gè)通信。每一個(gè)外圍裝置107-111還操作地耦接到低功率控制模塊106。每一個(gè)外