JPH0478909A - Personal computer and microprocessor - Google Patents

Personal computer and microprocessor

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Publication number
JPH0478909A
JPH0478909A JP2192724A JP19272490A JPH0478909A JP H0478909 A JPH0478909 A JP H0478909A JP 2192724 A JP2192724 A JP 2192724A JP 19272490 A JP19272490 A JP 19272490A JP H0478909 A JPH0478909 A JP H0478909A
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JP
Japan
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microprocessor
cache memory
clock
halt
hit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2192724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Takeda
幸二 竹田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH0478909A publication Critical patent/JPH0478909A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the need of a program change related to a keyboard input by placing a cache memory of a small capacity between a microprocessor and a main memory, so that it is judged that the microprocessor is in a waiting state, when the cache memory is hitting. CONSTITUTION:When a cache memory 3 is hitting, and when a halt detecting circuit 7 detects execution of a halt instruction of a microprocessor 1, a clock switching circuit 4 makes a frequency of a clock of the microprocessor 1 low, and when the cache memory 3 is not hitting, and when the microprocessor 1 is released from a halt state by an external factor after the halt instruction is executed, the clock switching circuit 4 makes the frequency of the clock of the microprocessor 1 high. That is, a waiting state is detected by a hardware. In such a way, it becomes unnecessary to change a program related to a key input.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はラップトツブコンピュータ等の低消費電力化に
関するものであD、ざらにfrL <言うならば、パー
ソナルコンピュータの中のマイクロプロセッサの待ち状
態を検出し、待ち状態のときにはマイクロプロセッサの
クロック周波数を下げて、消費電力を下げようとするも
のである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to reducing the power consumption of laptop computers and the like. The system detects this and lowers the clock frequency of the microprocessor when it is in a wait state, thereby reducing power consumption.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、ラップトツブコンピュータ、そのうち特にノート
型とかブック型とか呼ばれる非常に小さく薄く軽いラッ
プ1−ツブコンピュータが急速に普及してきている。こ
れらはすべてバッテリーで動作可能であD、大きさ、重
さとともに、バッテリーによる動作可能時間というもの
がラップトツブコンピュータの非常に重要な要素となっ
ている。
Recently, laptop computers, especially very small, thin, and light laptop computers called notebook or book type, have rapidly become popular. All of these can be operated on batteries, and in addition to size and weight, the length of time the laptop can operate on battery power is a very important factor for laptop computers.

こうした中でパソコンメーカー各社はバッテリ動作可能
時間をできるだけ長くするために、機器の低消費電力化
に取り組んできている。機器の低消費電力化の方法とし
て現在量も広く使われているのはスタンバイモードと呼
ばれているものであD、これは例えばマイクロプロセッ
サがキーボードからのキー人力待ちの状態において、キ
ー人力がある一定時間(たとえば3分間ンない場合は、
オペレータがキー人力の作業を一時中断しているものと
判断し、マイクロプロセッサはオペレータがキー人力を
再開するまでの間はただキー人力を待つのみであD、し
たがって、このときパソコンをスタンバイモードと呼ば
れる電力をあまり消費しないモードに設定してやるとい
うものである。
Under these circumstances, computer manufacturers are working to reduce the power consumption of their devices in order to extend battery life as much as possible. A currently widely used method for reducing the power consumption of devices is called standby mode.This means, for example, that when a microprocessor is waiting for a key to be pressed from the keyboard, If it does not turn on for a certain period of time (for example, 3 minutes,
The microprocessor determines that the operator is temporarily suspending key power, and the microprocessor simply waits for key power until the operator resumes key power. Therefore, at this time, the computer is placed in standby mode. This method sets the device to a mode that does not consume much power.

スタンバイモードにおいてはマイクロプロセッサのクロ
ック周波数を下げたD、又は場合によってはマイクロプ
ロセッサのクロックを停止したりする。又液晶デイスプ
レィのバックライトを消したD、ハードディスクドライ
ブのモータを止めたりもする。このようにしてスタンバ
イモードでは機器の消費電力が少なくなるようにしてい
る。
In standby mode, the clock frequency of the microprocessor is lowered, or the clock of the microprocessor is stopped in some cases. It also turns off the backlight of the LCD display and stops the hard disk drive motor. In this way, the power consumption of the device is reduced in standby mode.

スタンバイモードにおいて消費電力を少なくするための
個々の技術(マイクロプロセッサのクロック周波数を下
げたD、液晶のバックライトを消したD、ハードディス
クのモータを止めたりする技術)については本明細書で
はほとんどふれない。
This specification does not cover much of the individual techniques for reducing power consumption in standby mode (lowering the clock frequency of the microprocessor, turning off the LCD backlight, stopping the hard disk motor, etc.). do not have.

本発明はスタンバイモードに入るためのマイクロプロセ
ッサの待ち状態を検出する方法に関するものである。
The present invention relates to a method for detecting the waiting state of a microprocessor to enter standby mode.

キーボードからの入力を例として取り上げ、従来の方法
と本発明の方法とのちがいを明らかにしていく、第3図
は、一般的なキー人力処理の方法をフローチャートの形
で示したものであD、これがパソコンのうちのデスクト
ップコンピュータで広く使われている。これはキー人力
があるまで引き続いて待ち続け、キー人力があったらキ
ー人力の処理をするというものであD、もし、キー人力
が何時間もない場合は、マイクロプロセッサはひたすら
待つことになってしまう。デスクトップコンピュータの
ように消費電力をほとんど気にしなくてよい機器の場合
は、この方法で何ら問題はないが、バッテリー駆動のラ
ップトツブコンピュータの場合は非常に問題になる。例
えば、ラップトツブコンピュータでキー人力中のオペレ
ータが一時キー人力の作業を中断したような場合、キー
人力が再開されるまでの間、そのラップトツブコンピュ
ータはひたすらキー人力を待っているのみであD、その
間有効な作業を何もしていないのに、電力だけは通常の
ペースで消費してしまう。このようなキー人力持ち状態
(オペレータのキー人力作業の中断のような比較的長時
間の待ち状態)を検出し、このような状態においては機
器は有効な作業は何もしていないので、できるだけ消費
電力を低くおさえようという考え方が生まれた。この消
費電力を低くおさえたモードのことを一般にパワーセー
ブモード又はスタンバイモードと呼んでいる。本明細書
ではスタンバイモードと呼ぶことにする。スタンバイモ
ードにおいてはマイクロブロセッサは何ら有効な作業は
していないのでマイクロプロセッサのクロックを下げた
り又場合によっては止めたりしても問題はなく、こうす
ることによって消費電力を少なくしたりする。又、スタ
ンバイモードにおいては、表示は必要ないし、又ハード
ディスクドライブも使わないので、液晶デイスプレィの
バックライトを消したD、ハードディスクドライブのモ
ータを止めて、消費電力を少なくしたりもする。
Taking input from a keyboard as an example, we will clarify the differences between the conventional method and the method of the present invention. Figure 3 shows a general key manual processing method in the form of a flow chart. , which is widely used in desktop computers. This means that the microprocessor will continue to wait until the key power is available, and when the key power is available, it will process the key power.D.If there is no key power for several hours, the microprocessor will simply wait. Put it away. This method is fine for devices where power consumption is not a concern, such as desktop computers, but it is very problematic for battery-powered laptop computers. For example, if an operator on a laptop computer temporarily suspends key work, the laptop computer will simply wait for key work until the key work is resumed. , even though no useful work is being done during that time, electricity is being consumed at a normal pace. It is possible to detect such a key-manpower state (a relatively long waiting state, such as an interruption of the operator's key-manpower work), and to reduce consumption as much as possible since the equipment is not doing any useful work in this state. The idea of keeping power consumption low was born. This mode in which power consumption is kept low is generally called a power save mode or standby mode. In this specification, this mode will be referred to as standby mode. In the standby mode, the microprocessor does not perform any useful work, so there is no problem in lowering or, in some cases, stopping the clock of the microprocessor, thereby reducing power consumption. In standby mode, no display is required and the hard disk drive is not used, so the backlight of the liquid crystal display is turned off and the hard disk drive motor is stopped to reduce power consumption.

以上説明してきた、スタンバイモードという考えを取り
入れたラップトツブコンピュータのキ入力処理の方法を
フローチャートの形で示したものが第2図であD、この
方法がこれまで最も広く使われてきた(第2図が従来の
技術の代表的なものである)。第2図について簡単に説
明する。キー人力を待ち始めてから3分以内(この3分
という時間は特に限定するものではないが、通常あまり
短いと非常に使いづらい感じがする)にキー人力があっ
た場合は特別な処理は行なわれず、キー人力がされると
すぐ、キー人力に対する処理が行なわれる。しかし、3
分以」ニキー人力がないと機器をスタンバイモートに設
定する。 (スタンバイモードにおける低消費電力化の
ための個々の処理にはふれない、)スタンバイモードで
は機器の消費電力は低くおさえられている。スタンバイ
モードにおいてキー人力があると、まずスタンバイモー
ドを解除してから、キー人力に対する処理を行なう。以
」二のようにキー人力待ち状態(3分以上キー人力なし
の状態)を検出し、スタンバイモードに設定することに
よって、機器の低消費電力化がはかられた。これが従来
の技術である。
Figure 2 shows a flowchart of the key input processing method for a laptop computer that incorporates the concept of standby mode, which has been explained above.This method has been the most widely used so far (see Figure 2 is a typical example of the conventional technology). FIG. 2 will be briefly explained. If there is a key power within 3 minutes after starting to wait for the key power (3 minutes is not particularly limited, but it usually feels very difficult to use if it is too short), no special processing will be performed. , as soon as the key power is applied, the processing for the key power is performed. However, 3
Set the device to standby mode if there is no human power. (Individual processing for reducing power consumption in standby mode will not be discussed.) In standby mode, the power consumption of devices is kept low. If there is key human power in standby mode, the standby mode is first canceled and then processing for the key human power is performed. As shown in Figure 2 above, by detecting a state in which the key is waiting for human power (a state in which there is no key power being applied for more than 3 minutes) and setting the device to standby mode, the power consumption of the device can be reduced. This is the conventional technique.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

第2図に示した従来の方法にはいくつかの欠点がある。 The conventional method shown in FIG. 2 has several drawbacks.

まずこれを整理する。Let's sort this out first.

第1魚目は、キーボード入力に関するプログラムを変更
しなければならないということである。
The first problem is that the program related to keyboard input must be changed.

第3図が基本となるキー人力処理であD、これに対して
第2図のようなフローにするためには、プログラムの変
更が必要となる。
FIG. 3 is the basic key manual processing, but in order to create the flow as shown in FIG. 2, it is necessary to change the program.

第2魚目はアプリケーションプログラム(例えばワープ
ロソフトのようなもの)がもし、キー人力処理を自分で
直接行なっていた場合、いいかえるとBIO3(基本人
出カシステム)やDO3(ディスクオペレーティングシ
ステム)を介さず直接自分自身でキーボードインターフ
ェイスのハードウェアをアクセスしていた場合、パソコ
ンメーカー側で、キー人力に関するBIO8を第2図の
フローチャートのように構成していてもこのBIO8が
コールされないため、スタンバイモードにならないとい
う点である。
The second problem is that if an application program (such as a word processing software) were to perform key manual processing directly by itself, it would be possible to use it via BIO3 (Basic Output System) or DO3 (Disk Operating System). If you directly access the keyboard interface hardware yourself, even if the computer manufacturer configures the BIO8 related to keystrokes as shown in the flowchart in Figure 2, this BIO8 will not be called and the computer will enter standby mode. The point is that it does not.

第3虎口は、各入出力機器ごとに対応するプログラムを
変更しなければならないという点である。
The third point is that the corresponding program must be changed for each input/output device.

第2図はキーボードに関する部分だけであD、例えばマ
ウスとか、プリンタ、モデム等、各入出力機器ごとに第
2図のようなフローチャートを作りプログラムを変更し
なければならない。
Figure 2 only shows the part related to the keyboard; for example, a flowchart as shown in Figure 2 must be created for each input/output device, such as a mouse, printer, modem, etc., and the program must be changed.

第4魚目はスタンバイモードに入るまでの時間が長く(
第2図の場合3分間)、その間の消費電力が節約できな
いという点である。
The fourth fish takes a long time to enter standby mode (
(3 minutes in the case of FIG. 2), the power consumption during that time cannot be saved.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

以上の従来の技術の問題点を解決するための手段は待ち
状態の検出をハードウェアで行なうというものである。
A means for solving the above-mentioned problems of the conventional technology is to detect the waiting state using hardware.

 (従来はソフトウェアで行なっていた。)マイクロプ
ロセッサとメインメモリの間に小容量のキャッシュメモ
リを置き、キャッシュメモリがヒツトしているとき、マ
イクロプロセッサは待ち状態であると判断するという方
法である。
(Traditionally, this was done using software.) This method places a small-capacity cache memory between the microprocessor and main memory, and when the cache memory is hit, the microprocessor is determined to be in a waiting state.

本発明の待ち状態の検出方法は、キーボード入力に限ら
ず、一般的な入出力機器に対する待ち状態の検出方法で
ある。
The wait state detection method of the present invention is not limited to keyboard input, but is a wait state detection method for general input/output devices.

以下、実施例に従って本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail according to examples.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)に本発明によるパーソナルコンピュータの
実施例を示す。1はマイクロプロセッサであD、2はマ
イクロプロセッサ1の命令コードを格納しているメイン
メモリである。3はキャッシュメモリであD、キャッシ
ュメモリ容量は64バイトである。3のキャッシュメモ
リには、コントロール回路もすべて含まれている。キャ
ッシュメモリ3は、メモリの部分的なディスエーブルが
可能であD、有効なキャッシュメモリ容量を0ハイドか
ら64バイトまで自由にかえることができる。キャッシ
ュの方式はタイレフ1−マツピング方式である。 (キ
ャッシュの方式にはダイレクトマツピング方式、2ウ工
イセツトアソシアテイブ方式、N−ウェイセットアソシ
アティブ方式、フルセットアソシアティブ方式等がある
が、各方式の説明は省略する。キャッシュ技術に関係す
る者にはよくわかっている事である。)5はキャッシュ
メモリ3のヒツト信号であD、キャッシュメモリがヒツ
トしていることを示す。7はホールト検出回路であD、
マイクロプロセッサ1がホールト命令(停止命令)を実
行したことを検出する。ホールト命令実行後、マイクロ
プロセッサ1は割込みが入るまでの間ホールト状態のま
まである。8はホールト検出信号であD、マイクロプロ
セッサ1がホールト状態にあることを示す、4はクロッ
ク切換回路であD、6はマイクロプロセッサのクロック
信号である。HIT信号5がキャッシュメモリのヒラ1
−を示しているときおよびホールト検出信号8がマイク
ロプロセッサのホールト状態を示しているときはクロッ
ク切換回路4はマイクロプロセッサのクロック信号6の
周波数を下げ(例えばIMHzとする)、マイクロプロ
セッサ1がホールト状態ではなく、かつキャッシュメモ
リがヒツトしていないとき、すなわちミスヒラl−のと
きはクロック信号6の周波数を上げる(例えば12MH
zとする)。通常の動作時のクロックが12MHzであ
D、キャッシュメモリ3がヒラl−1,た時およびマイ
クロプロセッサ1がホールト状態の時、クロックをIM
Hzに落としていると見ればよい。キャッシュメモリ3
のヒラ1−時およびマイクロプロセッサ1のホールト時
のクロック周波数をともにIMHzとしたが、これは特
に同じでなくてもよい。例えば通常動作時のクロック周
波数を12 M Hzとし、キャッシュメモリ3のヒツ
ト時のクロック周波数をIMHz、ホールト状態のクロ
ック周波数を100KHzとしてもよい。
FIG. 1(a) shows an embodiment of a personal computer according to the present invention. 1 is a microprocessor D, and 2 is a main memory in which instruction codes for the microprocessor 1 are stored. 3 is a cache memory D, and the cache memory capacity is 64 bytes. Cache memory No. 3 also includes all control circuits. The cache memory 3 can be partially disabled, and the effective cache memory capacity can be freely changed from 0 hide to 64 bytes. The cache method is a tie reflex 1-mapping method. (Cache methods include direct mapping method, two-way set associative method, N-way set associative method, full set associative method, etc., but explanations of each method will be omitted. 5 is a hit signal for the cache memory 3, and D indicates that the cache memory is hit. 7 is a halt detection circuit D,
It is detected that the microprocessor 1 has executed a halt instruction (stop instruction). After executing the halt instruction, the microprocessor 1 remains in the halt state until an interrupt occurs. 8 is a halt detection signal D, which indicates that the microprocessor 1 is in a halt state, 4 is a clock switching circuit D, and 6 is a clock signal of the microprocessor. HIT signal 5 is HIT signal 1 of cache memory
- and when the halt detection signal 8 indicates the halt state of the microprocessor, the clock switching circuit 4 lowers the frequency of the microprocessor clock signal 6 (to IMHz, for example), and when the microprocessor 1 is in the halt state. state and when the cache memory is not hit, that is, when there is a miss, increase the frequency of the clock signal 6 (for example, 12MH).
z). When the clock during normal operation is 12MHz, when the cache memory 3 is at 1-1, and when the microprocessor 1 is in a halt state, the clock is set to IM.
You can see that it is lowered to Hz. cache memory 3
Although the clock frequencies at the time when the microprocessor 1 is suspended and when the microprocessor 1 is halted are both IMHz, they do not have to be the same. For example, the clock frequency during normal operation may be 12 MHz, the clock frequency when the cache memory 3 is hit may be IMHz, and the clock frequency during halt state may be 100 KHz.

キャッシュメモリ3はSRAM(スタティックRAM)
で構成され、メインメモリ2はDRAM(ダイナミック
RAM)で構成されている。構成の説明は以上にして、
次に第1図(a)の動作を簡単に説明する。マイクロプ
ロセッサ(以下HPUと記す)1がメインメモリ2から
命令又はデータを読み出そうとしたとき、まずキャッシ
ュメモリ3の中に同じデータがあるかないかが調べられ
る。キャッシュメモリ3の中に読み出そうとした命令又
はデータがあった場合はキャッシュメモリがヒツトした
といい、MPUIはキャッシュメモリ3から命令又はデ
ータを読み出し、メインメモリ2に対してアクセスにい
かない。このとき、ヒツト信号5はハイレベルとなり(
ヒツトであることを示す)、クロック切換回路4はMP
Uのクロック信号6をIMHzに下げる。キャッシュメ
モリ3の中に読み出そうとした命令又はデータがなかっ
た場合はキャッシュメモリがミスヒツトしたといい、M
PUIはメインメモリ2から命令又はデータを読み出す
。このときキャッシュメモリ3の内容も同時にアップデ
ートされる。 (MPUIがメインメモリ2から読み出
した命令又はデータがキャッシュメモリ3にも同時に書
き込まれる。)このとき、ヒラトイ4号5はローレベル
となり(ミスヒツトを示している)、クロック切換回路
4はMPU 1のクロック信号6を12MHzとする。
Cache memory 3 is SRAM (static RAM)
The main memory 2 is composed of DRAM (dynamic RAM). The configuration is explained above,
Next, the operation shown in FIG. 1(a) will be briefly explained. When the microprocessor (hereinafter referred to as HPU) 1 attempts to read an instruction or data from the main memory 2, it is first checked to see if the same data exists in the cache memory 3. If there is an instruction or data to be read in the cache memory 3, it is said that the cache memory has been hit, and the MPUI reads the instruction or data from the cache memory 3 and does not access the main memory 2. At this time, the hit signal 5 becomes high level (
), the clock switching circuit 4 is MP
Lower U's clock signal 6 to IMHz. If there is no instruction or data to be read in cache memory 3, it is said that there has been a cache memory miss, and M
The PUI reads instructions or data from the main memory 2. At this time, the contents of the cache memory 3 are also updated at the same time. (Instructions or data read from the main memory 2 by the MPUI are also written to the cache memory 3 at the same time.) At this time, Hiratoi 4 and 5 become low level (indicating a miss), and the clock switching circuit 4 Clock signal 6 is assumed to be 12 MHz.

又MPUIがホール1−命令を実行すると、ホールト検
出回路7がこれを検出し、ホールト検出信号8がハイレ
ベルとなる。このときマイクロプロセッサ1のクロック
信号6はIMHzとなる。クロック切換回路4はヒツト
信号5とホールト検出信号8の少なくとも一方がハイレ
ベルのとき、クロック信号6をIMHzとし、いずれも
がローレベルのとき12MHzにする。
When the MPUI executes the Hall 1 command, the halt detection circuit 7 detects this and the halt detection signal 8 becomes high level. At this time, the clock signal 6 of the microprocessor 1 becomes IMHz. The clock switching circuit 4 sets the clock signal 6 to IMHz when at least one of the hit signal 5 and the halt detection signal 8 is at a high level, and sets the clock signal 6 to 12 MHz when both are at a low level.

第1図(a)の動作説明は以上であるが、次に第1図(
a)と待ち状態の検出方法との関係について説明してい
く。第1図(a)は待ち状態をハードウェアで検出する
ものであD、まずはじめに、第3図の最も基本となるキ
ー人力処理のフローを分析し、ハードウェアレベルでと
らえやすい形に展開する。第3図のキー人力を待ってい
る部分(第3図のAの部分)を実現する方法としてはお
もに2つの方法が考えられる。1つは割込みを使う方法
であD、もうひとつはステータスを調べながらループす
る方法である。まず割込みを使う方法について考えてみ
る。割込みを使う方法はさらに2つの方法に分けられる
。ひとつはプログラムをループさせながら割込みを持つ
方法であD、もうひとつはホールト命令を実行してホー
ルトの状態で割込みを待つ方法である。ループしながら
割込みを待つ場合のフローチャートを第4図(a)に示
し、ホールト状態で割込みを待つ場合のフローチャート
を第4図(b)に示す。第4図(a)ではまずキー人力
による割込みをイネーブルにしておいて、あとはプログ
ラム自身はループしながら割込みを待つ。そして割込み
があると割込み処理ルーチン(キー人力に対する処理)
に分岐する。
The operation of FIG. 1(a) has been explained above.
The relationship between a) and the waiting state detection method will be explained. Figure 1 (a) shows the detection of a wait state using hardware. First, we will analyze the flow of the most basic key human processing in Figure 3 and develop it in a form that is easy to understand at the hardware level. . There are two main methods that can be considered to implement the part of FIG. 3 that is waiting for key human power (part A in FIG. 3). One method is to use interrupts, and the other is to loop while checking the status. First, let's consider how to use interrupts. Methods using interrupts can be further divided into two methods. One method is to have an interrupt while the program is looping, and the other is to execute a halt instruction and wait for an interrupt in the halt state. A flowchart for waiting for an interrupt while looping is shown in FIG. 4(a), and a flowchart for waiting for an interrupt in a halt state is shown in FIG. 4(b). In FIG. 4(a), first, key interrupts are enabled manually, and then the program itself waits for the interrupt while looping. And when there is an interrupt, the interrupt processing routine (processing for key human power)
Branch into.

第4図(b)では、キー人力割込みイネーブル後にホー
ルト命令を実行して、マイクロプロセッサはホールト状
態に入る。あどはこの状態において、キー人力割込みを
待ち、割込みがあると割込み処理ルーチン(キー人力に
対する処理)に分岐する。
In FIG. 4(b), the microprocessor enters a halt state by executing a halt command after enabling a key manual interrupt. In this state, the controller waits for a key human input interrupt, and when an interrupt occurs, branches to the interrupt processing routine (processing for key human input).

次にステータスを調べながらループする方法のフローチ
ャートを第4図(C)に示す。ここでは割込みは使わず
にキー人力のステータスを調べながらループし、キー人
力が検出されるまでループしている。キー人力が検出さ
れると、このループから抜けだしキー人力に対する処理
を行なう。
Next, a flowchart of a method of looping while checking the status is shown in FIG. 4(C). Here, without using interrupts, the program loops while checking the status of the key power, and continues in a loop until the key power is detected. When key human power is detected, this loop is exited and processing for the key human power is performed.

第4図(a)と第4図(C)には共通した点がある。そ
れは第4図(a)のA1の部分および第4図(C)のA
3の部分においては、ともにプログラムがループしてい
るという点(しかも小さなループである)であD、この
プログラムのループをハードウェアで検出することによ
ってマイクロプロセッサの待ち状態を検出しようという
のが本発明のポイントである。又、第4図(b)のよう
にホールト状態で待っている場合もあるので、これに対
してはホールト検出回路でマイクロプロセッサのホール
ト状態を検出してやる。第4図(a)のA1の部分およ
び第4図(C)のA3の部分の実際のプログラムはここ
に示した以外の処理(インストラクション)がもう少し
入るであろうが、いずれにしても小さなループ(64バ
イト以下にはなる)であることが特徴である。このルー
プを中容fi(64バイト)のダイレクトマツピング方
式のキャッシュメモリ3で検出するのが、第1図(a)
の実施例である。第4図(a)のA1及び第4図(C)
のA3はいずれも64バイト以下のループであるため、
このループが−回り実行されると、ループの中の命令(
インストラクション)はすべて第1図(a)のキャッシ
ュメモリ3の中に格納されてしまい、ループの2回り目
以降キャッシュメモリはヒツトする。ループから抜は出
すまでの間、キャッシュメモリのヒツトは続くことにな
る。すなわち第1図(a)のキャッシュメモリ3がヒツ
トしているときくヒツト信号5がハイレベルのとき)、
マイクロプロセッサ1は待ち状態にあってループをして
いると判断できる。このとき(ヒツトのとき)第1図(
a)ではマイクロプロセッサ1のクロック6を下げて、
消費電力を下げるようにしている。
There is a common point between FIG. 4(a) and FIG. 4(C). It is part A1 in Figure 4(a) and A in Figure 4(C).
In part 3, the point is that both programs are in a loop (and it is a small loop), and the real idea is to detect the wait state of the microprocessor by detecting this program loop with hardware. This is the point of the invention. Also, as shown in FIG. 4(b), there are cases where the microprocessor is waiting in a halt state, so in this case, the halt state of the microprocessor is detected by a halt detection circuit. The actual program for part A1 in Figure 4(a) and part A3 in Figure 4(C) will probably include a few more processes (instructions) other than those shown here, but in any case, it will be a small loop. (It is 64 bytes or less). This loop is detected by the direct mapping cache memory 3 with content fi (64 bytes) as shown in Figure 1(a).
This is an example. A1 in Figure 4(a) and Figure 4(C)
Since A3 is a loop of 64 bytes or less,
When this loop is executed around -, the instruction inside the loop (
All instructions (instructions) are stored in the cache memory 3 shown in FIG. 1(a), and the cache memory is hit from the second loop onwards. The cache memory will continue to be hit until the loop is exited. In other words, when the cache memory 3 in FIG. 1(a) is hit, the hit signal 5 is at a high level),
It can be determined that the microprocessor 1 is in a waiting state and in a loop. At this time (when it is a human) Figure 1 (
In a), lower the clock 6 of microprocessor 1,
I'm trying to lower power consumption.

ただここでひとつ注意が必要である。それはマイクロプ
ロセッサ1が待ち状態でないときにも、第1図(a)の
キャッシュメモリ3がヒツトしてしまうことがないかと
いうことである。これを防ぐためにはキャッシュメモリ
3のメモリ容量をできるだけ小さくするのがよい。くり
返し処理を行なうプログラムはループの形をとるが、こ
の場合、ループの中に、処理のための命令が入ってくる
ため、第4図に示した待ちのためのループに比べるとか
なり長いものになる。第1図(a)のキャッシュメモリ
3のメモリ容量は可変であD、これを調整することによ
って、くり返し処理のループと待ちのためのループを分
けることができる。すなわち、キャッシュメモリのメモ
リ容量をくり返し処理のループより小さく、待ちのため
のループより長く設定してやればよい。こうすれば待ち
状態のループのときはキャッシュメモリ3がヒツトする
が、くり返し処理を行なうプログラムのときはヒツトし
ない。
However, one caution is necessary here. The question is whether the cache memory 3 shown in FIG. 1(a) may be hit even when the microprocessor 1 is not in a waiting state. In order to prevent this, it is preferable to make the memory capacity of the cache memory 3 as small as possible. A program that performs repeated processing takes the form of a loop, but in this case, the processing instructions are included in the loop, so the loop is considerably longer than the waiting loop shown in Figure 4. Become. The memory capacity of the cache memory 3 in FIG. 1(a) is variable D, and by adjusting this, it is possible to separate the loop for repeated processing and the loop for waiting. That is, the memory capacity of the cache memory may be set smaller than the loop for repeated processing and longer than the loop for waiting. In this way, the cache memory 3 will be hit when the loop is in the waiting state, but it will not be hit when the program performs repeated processing.

以上が第1図(a)の実施例の説明であるが、最後に第
1図(a)のキャッシュメモリ3についてふれておく。
The above is the explanation of the embodiment shown in FIG. 1(a), and finally, the cache memory 3 shown in FIG. 1(a) will be mentioned.

第1図(a)のキャッシュメモリ3は通常のキャッシュ
メモリの使い方と全く異なっている。通常キャッシュメ
モリはパーソナルコンピュータのスピードを上げるため
に用い、ヒツト率をできるだけ上げようとする。したが
ってメモリ容量もできるだけ大きくしようとする。これ
に対して本発明の中のキャッシュメモリ3はバソナルコ
ンピュータの消費電力をおさえるために使うものであD
、待ち状態でループしているとき以外はできるだけヒツ
トしないようにしている。
The cache memory 3 shown in FIG. 1(a) is completely different from how a normal cache memory is used. Cache memory is usually used to increase the speed of personal computers and to increase the hit rate as much as possible. Therefore, we try to increase the memory capacity as much as possible. On the other hand, the cache memory 3 in the present invention is used to reduce the power consumption of the basal computer.
, I try to avoid hits as much as possible except when looping in the wait state.

(できれば待ち状態でのループ以外では全くヒツトしな
いのがよい。)したがって、メモリ容量もかなり小さく
なっている。
(If possible, it would be better if there were no hits at all except in the loop in the waiting state.) Therefore, the memory capacity is also quite small.

第1図(b)は本発明の第2の実施例であD、第1図(
a)に比べてホールト検出回路がない。
FIG. 1(b) shows a second embodiment of the present invention.
Compared to a), there is no halt detection circuit.

したがってマイクロプロセッサのホールト状態における
クロックの切換えはできない。
Therefore, the clock cannot be switched when the microprocessor is in a halt state.

第1図(C)、 (d)、 (e)はそれぞれ本発明に
よるマイクロプロセッサの実施例である。第1図(C)
においては100が本発明によるマイクロプロセッサで
あD、これは従来のマイクロプロセッサ1の機能の他に
小容量のキャッシュメモリ3を含んでいる。第1図(d
)においては1゜1が本発明によるマイクロプロセッサ
であD、これは従来のマイクロプロセッサ1の機能の他
に小容量のキャッシュメモリ3とクロック切換回路14
を含んでいる。第1図(e)においては102が本発明
によるマイクロプロセッサであD、これは従来のマイク
ロプロセッサ1の機能の他に小容量のキャッシュメモリ
3とホールト検出回路7とクロック切換回路4を含んで
いる。第1図(a)のパーソナルコンピュータと第1図
(e)のパソナルコンピュータは全く同じ機能のもので
ある。
FIGS. 1C, 1D, and 1E each show an embodiment of a microprocessor according to the present invention. Figure 1 (C)
100 is a microprocessor D according to the present invention, which in addition to the functions of the conventional microprocessor 1 includes a small-capacity cache memory 3. Figure 1 (d
), 1゜1 is a microprocessor D according to the present invention, which has, in addition to the functions of the conventional microprocessor 1, a small-capacity cache memory 3 and a clock switching circuit 14.
Contains. In FIG. 1(e), 102 is a microprocessor D according to the present invention, which includes, in addition to the functions of the conventional microprocessor 1, a small-capacity cache memory 3, a halt detection circuit 7, and a clock switching circuit 4. There is. The personal computer shown in FIG. 1(a) and the personal computer shown in FIG. 1(e) have exactly the same functions.

同様に第1図(b)のパーソナルコンピュータと第1図
(C)、および第1図(d)のパーソナルコンピュータ
も全く同じ機能のものである。
Similarly, the personal computer in FIG. 1(b), the personal computers in FIG. 1(C), and the personal computers in FIG. 1(d) have exactly the same functions.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、従来技術の課題のところで」二げた従
来技術の4つの欠点をすべて解決できる。
According to the present invention, all of the four drawbacks of the prior art mentioned above in "Problems of the Prior Art" can be solved.

すなわち、 (1)ハードウェアで待ち状態を検出しているため、キ
ー人力に関するプログラムを変更しなくてよい。
That is, (1) Since the wait state is detected by hardware, there is no need to change the program related to key manual operation.

(2)アプリケーションプログラムが直接キ入力処理を
していても、ハードウェアで待ち状態を検出しておD、
したがってハードウェアのみでスタンバイモードを設定
できるので、必ずすべてのアプリケーションプログラム
に対して、スタンバイモードになることが保障される。
(2) Even if the application program is directly processing key input, the wait state is detected by the hardware.
Therefore, since standby mode can be set only by hardware, standby mode is guaranteed for all application programs.

(3)各入出力機器に対して第1図(a)〜(e)の実
施例は有効となる。すなわち第1図(a)〜(e)の実
施例ではキー人力待ちに限らず、他のIO装置の待ち状
態もとくに区別することなく検出することができる。
(3) The embodiments shown in FIGS. 1(a) to (e) are valid for each input/output device. That is, in the embodiments of FIGS. 1(a) to 1(e), it is possible to detect not only the waiting state of a key but also the waiting state of other IO devices without any particular distinction.

(4)待ち状態検出をハードウェアで行なっているため
、スタンバイモードをすぐに設定することができる。又
、待ち状態に入るとキャッシュメモリがヒツトし続け、
 したがって、この間、マイクロプロセッサはキャッシ
ュメモリへのみアクセスし、メインメモリにはアクセス
しない。通常メインメモリは消費電力の非常に大きなり
RAMであるのに対して、キャッシュメモリは消費電力
の小さなSRAMであるため、キャッシュメモリのヒツ
ト時、すなわち待ち状態での消費電力はかなり小さくな
る。
(4) Since wait state detection is performed by hardware, standby mode can be set immediately. Also, when entering the wait state, the cache memory continues to be hit,
Therefore, during this time, the microprocessor only accesses the cache memory and does not access the main memory. Normally, the main memory is a RAM with very high power consumption, whereas the cache memory is a SRAM with low power consumption, so the power consumption of the cache memory when it is hit, that is, in a waiting state, is quite small.

又、マイクロプロセッサの中にキャッシュメモリを入れ
てしまうことによD、さらに次のような効果が生じる。
Furthermore, by including a cache memory in a microprocessor, the following effects occur.

すなわち (5)待ち状態においてはメインメモリへはアクセスに
はいかないため、キャッシュメモリを内部に含んだマイ
クロプロセッサは待ち状態において、マイクロプロセッ
サの入出力端子(アドレスバス、データバス等)をドラ
イブしないため、キャッシュメモリが外部にあるものに
比べて、消費電力が極端に小さくなる。
In other words, (5) the main memory cannot be accessed in the wait state, and a microprocessor that includes cache memory does not drive the microprocessor's input/output terminals (address bus, data bus, etc.) in the wait state. , compared to those with external cache memory, power consumption is extremely low.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)、 (b)は本発明によるパーソナルコン
ピュータの実施例を示す図である。第1図(c)、 (
d)、 (e)は本発明によるマイクロプロセッサの実
施例を示す図である。第2図は従来の方法(待ち状態の
検出方法)を示したフローチャートである。第3図はキ
ー人力処理の基本のフローチャートである。第4図(a
)、 (b)、(C)はキー人力処理を分析した図であ
る。 1・・・マイクロプロセッサ(従来の)2・・・メイン
メモリ 3・・・キャッシュメモリ 4、14・・・クロック切換回路 5・・・ヒツト信号 6・・・マイクロプロセッサのクロック信号7・・・ホ
ールト検出回路 8・・・ホールト検出信号 100.101,102・・・本発明によるマイクロプ
ロセッサ 以  上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木 喜三部 化1名図(Q) 図(d) 第4図(C)
FIGS. 1(a) and 1(b) are diagrams showing an embodiment of a personal computer according to the present invention. Figure 1(c), (
d) and (e) are diagrams showing embodiments of a microprocessor according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a conventional method (waiting state detection method). FIG. 3 is a basic flowchart of key manual processing. Figure 4 (a
), (b), and (C) are diagrams analyzing key manual processing. 1... Microprocessor (conventional) 2... Main memory 3... Cache memory 4, 14... Clock switching circuit 5... Hit signal 6... Microprocessor clock signal 7... Halt detection circuit 8... Halt detection signals 100, 101, 102... Microprocessor or higher according to the present invention Applicant: Seiko Epson Corporation Representative Patent attorney: Kizobe Suzuki (Q) Figure (d) Figure 4 (C)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)A、マイクロプロセッサと B、前記マイクロプロセッサの実行する命令を格納する
メインメモリと C、前記メインメモリ用の小容量のキャッシュメモリと D、前記マイクロプロセッサがホールト命令を実行した
ことを検出するホールト検出回路とE、前記マイクロプ
ロセッサ用のクロック信号の周波数を切換えるクロック
切換回路 とを有するパーソナルコンピュータであつて、前記キャ
ッシュメモリがヒットしているとき、および前記ホール
ト検出回路がマイクロプロセッサのホールト命令の実行
を検出したとき、前記クロック切換回路はマイクロプロ
セッサのクロックの周波数を低くし、前記キャッシュメ
モリがヒットしていないとき、および、マイクロプロセ
ッサがホールト命令実行後に外部要因によってホールト
状態から解除したとき、前記クロック切換回路はマイク
ロプロセッサのクロックの周波数を高くすることを特徴
とするパーソナルコンピュータ。(2)前記キャッシュ
メモリはダイレクトマツピング方式のキャッシュメモリ
であり、メモリ容量は64バイト以下で、キャッシュメ
モリの一部をディスエーブルすることによって有効なキ
ャッシュメモリ容量を可変とすることができることを特
徴とする請求項1記載のパーソナルコンピュータ。 (3)容量が64バイト以下のダイレクトマッピング方
式のキャッシュメモリを搭載し、前記キャッシュメモリ
のヒット信号を出力端子として持っていることを特徴と
するマイクロプロセッサ。 (4)容量が64バイト以下のダイレクトマツピング方
式のキャッシュメモリと動作クロック周波数を切換える
ためのクロック切換回路を内部に有し、前記キャッシュ
メモリがヒットしているときには動作クロック周波数を
下げ、ヒットしていないときには動作クロック周波数を
上げることを特徴とするマイクロプロセッサ。
Scope of Claims: (1) A, a microprocessor; B, a main memory for storing instructions executed by the microprocessor; C, a small-capacity cache memory for the main memory; and D, a halt instruction by the microprocessor. and a clock switching circuit that switches the frequency of a clock signal for the microprocessor, wherein the halt detection circuit detects when the cache memory is hit, and the halt detection circuit detects when the cache memory is hit. When the circuit detects execution of a halt instruction in the microprocessor, the clock switching circuit lowers the frequency of the clock of the microprocessor, and when the cache memory is not hit, and when the microprocessor detects execution of a halt instruction, the clock switching circuit lowers the frequency of the clock of the microprocessor. 1. A personal computer, wherein the clock switching circuit increases the frequency of a clock of a microprocessor when the computer is released from a halt state. (2) The cache memory is a direct mapping type cache memory, the memory capacity is 64 bytes or less, and the effective cache memory capacity can be made variable by disabling a part of the cache memory. 2. A personal computer according to claim 1. (3) A microprocessor characterized by being equipped with a direct mapping type cache memory having a capacity of 64 bytes or less, and having a hit signal of the cache memory as an output terminal. (4) It has a direct mapping type cache memory with a capacity of 64 bytes or less and a clock switching circuit for switching the operating clock frequency, and when the cache memory is hit, the operating clock frequency is lowered to prevent the hit from occurring. A microprocessor characterized by increasing its operating clock frequency when it is not running.
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