JPH0728570A - Power saving control device for microprocessor - Google Patents

Power saving control device for microprocessor

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JPH0728570A
JPH0728570A JP5153272A JP15327293A JPH0728570A JP H0728570 A JPH0728570 A JP H0728570A JP 5153272 A JP5153272 A JP 5153272A JP 15327293 A JP15327293 A JP 15327293A JP H0728570 A JPH0728570 A JP H0728570A
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JP
Japan
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microprocessor
current
clock
operating
power saving
Prior art date
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Application number
JP5153272A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Yanagida
知彦 柳田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0728570A publication Critical patent/JPH0728570A/en
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Abstract

PURPOSE:To make an information processor like a personal computer small- sized and light-weight by efficiently saving the power while keeping the high performance. CONSTITUTION:This device consists of a current pattern recognizing part 104 which compares the output of a current detecting device 102, which detects the current consumption of a microprocessor, with the periodicity of the current value and registered current patterns, and the operating clock or the operating voltage of the processor is controlled. The device efficiently saves power while keeping the high performance to make the information processor like a personal computer small-sized and light-weight.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロプロセッサを内
蔵する情報処理装置の消費電力低減技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for reducing power consumption of an information processing device having a microprocessor.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず従来技術について説明する。2. Description of the Related Art First, a conventional technique will be described.

【0003】近年パーソナルコンピュータ等の情報処理
装置では、グラッフィックベースのユーザインターフェ
イスの普及により、ますますプロセッサに高性能化が要
求されている。
In recent years, in information processing devices such as personal computers, due to the popularization of graphic-based user interfaces, higher performance is required of processors.

【0004】このためプロセッサ動作クロックの高速化
や、DRAMで構成される主記憶メモリよりも高速アク
セスできるSRAM構成のキャッシュメモリの搭載によ
り、高性能処理を実現している。
Therefore, high-performance processing is realized by increasing the processor operating clock speed and installing a cache memory of SRAM structure which can be accessed faster than the main memory composed of DRAM.

【0005】その一方、ノート型パソコンをはじめとす
るバッテリ内蔵の携帯型情報処理装置では、フィールド
で使用するためにバッテリの動作時間の延長や、持ち運
びのために軽量化が望まれている。
On the other hand, in a portable information processing device having a built-in battery, such as a notebook type personal computer, it is desired to extend the operating time of the battery for use in the field and to reduce the weight for carrying.

【0006】また、資源確保や環境保全のため省エネル
ギー化要求が強く、情報処理装置もその対象となってき
た。
[0006] Further, there is a strong demand for energy saving in order to secure resources and protect the environment, and information processing apparatuses have also been targeted.

【0007】かかる状況で、高性能を維持しながら省電
力をはかることがパソコン等の情報処理装置開発上の重
要な課題となってきた。
Under such circumstances, it has become an important subject in developing an information processing apparatus such as a personal computer to save power while maintaining high performance.

【0008】この解決方法のひとつとして、ユーザがキ
ーボード入力等の入出力処理をおこなっていない時に
は、情報処理装置はアイドル状態にあるとし、キー入力
処理ドライバソフトでLCDパネルのバックライトを消
灯することにより、消費電力を低減する方法が考えられ
ている。
As one of the solutions to this problem, when the user is not performing input / output processing such as keyboard input, it is assumed that the information processing apparatus is in an idle state, and the key input processing driver software turns off the backlight of the LCD panel. Therefore, a method of reducing power consumption is considered.

【0009】また、上記バックライト以外に周辺入出力
デバイス、たとえばシリアル通信であるRS−232C
のラインドライバのパワーを切る処理を行うことも考え
られる。
In addition to the above-mentioned backlight, a peripheral input / output device, for example, RS-232C for serial communication is also available.
It is also conceivable to perform processing for cutting off the power of the line driver.

【0010】このような省電力制御方式が、特開平4−
78909号公報に記載されている。
Such a power saving control system is disclosed in
No. 78909.

【0011】これ以外にも、入出力処理にともなうI/
Oコントローラのレジスタアクセスを監視し、アダプタ
アクセスが既定時間以上行われなかったときに割り込み
を発生し、I/Oアダプタのパワーを切ることが行われ
ている。
In addition to this, I / O associated with input / output processing
The register access of the O controller is monitored, and when the adapter access is not performed for a predetermined time or longer, an interrupt is generated and the power of the I / O adapter is turned off.

【0012】しかし上記従来技術では、キーボード等の
入出力処理を含まない処理では、装置消費電力を低減す
ることができない問題があった。また、外部からI/O
コントローラのアクセスを監視する場合は、装置がアイ
ドル状態にあるのかまたは、大量データ計算処理などの
I/Oアクセスを含まない処理なのかを区別できず、適
切に装置の省電力制御を行うことができなかった。
However, in the above-mentioned conventional technique, there is a problem that the power consumption of the apparatus cannot be reduced by the processing that does not include the input / output processing such as the keyboard. In addition, I / O from the outside
When monitoring the access of the controller, it is not possible to distinguish whether the device is in an idle state or a process that does not include I / O access such as a large amount of data calculation processing, and the power saving control of the device can be appropriately performed. could not.

【0013】さらに、プロセッサの高速クロック化と入
出力制御コントローラの低電力化により、相対的にプロ
セッサ部の電力消費比が増し、前記省電力制御をおこな
っても大きな効果が見られなくなってきた。
Further, due to the high speed clock of the processor and the low power consumption of the input / output control controller, the power consumption ratio of the processor portion is relatively increased, and even if the power saving control is performed, the great effect cannot be seen.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、本
発明は、高性能を維持しながら効率良く省電力をはかる
ことで、パソコン等の情報処理装置開発の小型軽量化を
図ることにある。
As described above, the present invention aims to reduce the size and weight of the development of an information processing apparatus such as a personal computer by efficiently saving power while maintaining high performance. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、以下の手段が考えられる。
In order to solve the above problems, the following means are considered.

【0016】おおくの小型情報処理装置は、CMOSデ
バイスで構成されるマイクロプロセッサと、実行コード
やデータを格納する複数メモリデバイスと、少なくとも
ひとつの入出力制御コントローラと、前記マイクロプロ
セッサ,メモリデバイス,I/Oコントローラに電源を
供給する定電圧回路と、マイクロプロセッサの動作クロ
ックを生成するクロック回路から構成される。
Most of the small-sized information processing devices include a microprocessor composed of a CMOS device, a plurality of memory devices for storing execution codes and data, at least one input / output controller, the microprocessor, the memory device, and I. A constant voltage circuit that supplies power to the / O controller and a clock circuit that generates an operating clock for the microprocessor.

【0017】前記情報処理装置において、本発明は、マ
イクロプロセッサの電流検出手段と電流パターン認識手
段を有し、さらに動作クロック低下手段か、または電圧
値変更手段を持つ。
In the above information processing apparatus, the present invention has a current detection means and a current pattern recognition means of a microprocessor, and further has an operation clock lowering means or a voltage value changing means.

【0018】本発明では、次に示す手段により処理のア
イドル状態を検出し、動作クロックまたは動作電圧を低
下することにより省電力化を行う。
In the present invention, the power consumption is reduced by detecting the idle state of the process by the means described below and lowering the operating clock or operating voltage.

【0019】[0019]

【作用】多くの小型情報処理装置ではCMOS構成のマ
イクロプロセッサが使用され、CMOS構成のデバイス
では、動作クロックに比例しその消費電力が変化し、ま
た、動作電圧の二乗に比例し変化する。
In many small information processors, a CMOS microprocessor is used, and in a CMOS device, its power consumption changes in proportion to the operating clock, and also changes in proportion to the square of the operating voltage.

【0020】マイクロプロセッサの電流消費は、プロセ
ッサ内部ロジックを構成するセルトランジスタのオン/
オフ数に比例し、さらに動作セルトランジスタは、命令
シーケンスに依存している。
The current consumption of the microprocessor depends on the on / off state of the cell transistors that form the internal logic of the processor.
Proportional to the off number, and the operating cell transistors are dependent on the instruction sequence.

【0021】マイクロプロセッサのアイドル期間では、
I/Oコントローラのポーリングやループ命令処理等、
一定のアドレス範囲を繰り返し実行している。
During the idle period of the microprocessor,
I / O controller polling, loop command processing, etc.
Repeatedly executing a certain address range.

【0022】このため、プロセッサ内部では一定の動作
シーケンスが実行され、オン/オフする内部ロジックの
セルトランジスタも一定パターンになるため、消費電流
も周期性がでてくる。
Therefore, a constant operation sequence is executed inside the processor, and the cell transistors of the internal logic to be turned on / off also have a constant pattern, so that the current consumption becomes periodic.

【0023】動作中のマイクロプロセッサ電流を、前記
電流検出手段によりプロセッサクロックに同期して検出
し、前記電流パターン認識手段により電流パターンの周
期性が確認されたとき、プロセッサはアイドル状態と認
識する。
The microprocessor current during operation is detected by the current detection means in synchronization with the processor clock, and when the current pattern recognition means confirms the periodicity of the current pattern, the processor recognizes that the processor is idle.

【0024】電流パターン認識手段によるアイドル状態
認識により、動作クロック低下手段か、または電圧値変
更手段により、マイクロプロセッサの動作クロックまた
は動作電圧を低下させることにより省電力化を行う。
Power consumption is reduced by reducing the operating clock or operating voltage of the microprocessor by the operating clock lowering means or the voltage value changing means by the idle state recognition by the current pattern recognition means.

【0025】キーボード入力待ち等、外部入出力装置の
データをポーリングチェックしている処理の実行中の電
流変化パターンをあらかじめ登録しておくことにより、
プロセッサの無効命令の処理を検出し、効率よく消費電
力制御ができる。
By registering in advance the current change pattern during the execution of the process of polling the data of the external input / output device such as waiting for keyboard input,
It is possible to detect the invalid instruction processing of the processor and control the power consumption efficiently.

【0026】また、I/O入出力装置のポーリング処理
が存在しないマルチタスクOSでも、アイドルプロセス
実行中の電流変化パターンを登録することにより、効率
よく消費電力制御ができる。
Further, even in a multi-task OS in which there is no polling process for the I / O input / output device, power consumption can be controlled efficiently by registering the current change pattern during execution of the idle process.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は、本発明の詳細な構成を示したもの
である。
FIG. 1 shows the detailed structure of the present invention.

【0029】パソコン等の情報処理装置では、処理プロ
グラムやデータを格納するメモリデバイス106と入出
力制御を行なうI/Oデバイス107とデータ処理を行
なうマイクロプロセッサ101から構成される。
An information processing apparatus such as a personal computer comprises a memory device 106 for storing processing programs and data, an I / O device 107 for controlling input / output, and a microprocessor 101 for processing data.

【0030】本発明の実施例では、上記構成に電流検出
デバイス102とAD変換デバイス103と電流パター
ン認識部104がくわわる。
In the embodiment of the present invention, the current detection device 102, the AD conversion device 103, and the current pattern recognition unit 104 are added to the above configuration.

【0031】プログラムコードやデータは、メモリデバ
イス106からリードされ、マイクロプロセッサ101
により実行処理される。
The program code and data are read from the memory device 106, and the microprocessor 101
Is executed by.

【0032】このときマイクロプロセッサ101内部で
は、論理動作を行なう複数のセルが、外部のクロックジ
ェネレータ105より供給されるクロックに同期し、プ
ログラムコードに従いオン・オフしている。
At this time, inside the microprocessor 101, a plurality of cells that perform logical operation are synchronized with the clock supplied from the external clock generator 105 and are turned on / off according to the program code.

【0033】次にマイクロプロセッサ101の電流消費
の概略を図2をもちいて説明する。
Next, the outline of the current consumption of the microprocessor 101 will be described with reference to FIG.

【0034】図2はマイクロプロセッサ101を構成す
る複数の論理セルの動作状態を表したもので、動作クロ
ックに同期して個々の論理セルが、処理プログラムに応
じて異なる周波数でオン/オフをおこなっている。
FIG. 2 shows the operating states of a plurality of logic cells constituting the microprocessor 101. Each logic cell is turned on / off at a different frequency according to a processing program in synchronization with the operation clock. ing.

【0035】先にのべたように、CMOS構成のデバイ
スではその動作周波数に比例して、消費電力が増加する
が、これはデバイスを構成する論理セルの消費電力が周
波数に依存することに起因する。
As described above, the power consumption increases in a device having a CMOS structure in proportion to its operating frequency. This is because the power consumption of the logic cells constituting the device depends on the frequency. .

【0036】図2に示すように、個々の論理セルの消費
電力の和がデバイス全体の省電力となる。
As shown in FIG. 2, the power consumption of the entire device is the sum of the power consumptions of the individual logic cells.

【0037】ここで、論理セルのオン/オフはプログラ
ムコードに依存するため、オン/オフ周期は時間的に変
化し、さらにデバイスの消費電力も時間変化する。
Since ON / OFF of the logic cell depends on the program code, the ON / OFF cycle changes with time, and the power consumption of the device also changes with time.

【0038】I/Oデバイスのポーリング処理やアイド
ル処理では、プログラムの実行シーケンスは周期性があ
り、その結果デバイスの消費電力にも周期性がでてく
る。
In the polling process and the idle process of the I / O device, the program execution sequence has a periodicity, and as a result, the power consumption of the device also has a periodicity.

【0039】マイクロプロセッサ101の消費電力を電
流検出デバイス102により検出する。
The power consumption of the microprocessor 101 is detected by the current detection device 102.

【0040】電流検出デバイス102は例えば、その電
圧ドロップが無視できる程度の抵抗や巻き線コイルによ
る誘導起電力検出による。
The current detection device 102 is based on, for example, detection of induced electromotive force by a resistor or a winding coil whose voltage drop is negligible.

【0041】電流検出デバイス102により検出された
マイクロプロセッサ101の消費電力値は、電流パター
ン認識部104に入力され、電流パターンの周期性が確
認されたとき、プロセッサはアイドル状態と認識する。
The power consumption value of the microprocessor 101 detected by the current detection device 102 is input to the current pattern recognition unit 104, and when the periodicity of the current pattern is confirmed, the processor recognizes that it is in the idle state.

【0042】キーボード入力待ち等、外部入出力装置の
データをポーリングチェックしている処理の実行中の電
流変化パターンをあらかじめ登録しておくことにより、
プロセッサの無効命令の処理を検出する。
By registering in advance the current change pattern during the execution of the processing for polling the data of the external input / output device such as waiting for keyboard input,
Detect processor invalid instruction processing.

【0043】電流パターン認識部104のアイドル検出
により、クロックジェネレータ105を制御し、マイク
ロプロセッサ101に入力する動作クロックを1/2や
1/4にして、マイクロプロセッサ101の消費電力を
低減する。
By detecting the idle of the current pattern recognition unit 104, the clock generator 105 is controlled and the operation clock input to the microprocessor 101 is reduced to 1/2 or 1/4 to reduce the power consumption of the microprocessor 101.

【0044】また、マイクロプロセッサ101の電圧制
御回路を制御し、入力電圧を低下してもよい。
Further, the input voltage may be lowered by controlling the voltage control circuit of the microprocessor 101.

【0045】本実施例によれば、キャッシュメモリ内蔵
のプロセッサでは外部のメモリアクセスが発生しないた
め、外部からプロセッサの動作状態を認識する手段がな
い場合でも、アイドル状態を検出することができる。
According to this embodiment, since the external memory access does not occur in the processor incorporating the cache memory, the idle state can be detected even if there is no means for recognizing the operating state of the processor from the outside.

【0046】また、マルチプロセッサシステムでも、個
々のプロセッサを独立に省電力制御できるため、システ
ム装置の電力低減に効果がある。
Also in the multiprocessor system, the individual processors can be independently controlled in power saving, which is effective in reducing the power consumption of the system unit.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、高性能を維持しながら
効率良く省電力をはかることで、パソコン等の情報処理
装置の小型軽量化をおこなうことができる。
According to the present invention, by efficiently saving power while maintaining high performance, it is possible to reduce the size and weight of an information processing device such as a personal computer.

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

【図1】本発明実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】マイクロプロセッサを構成する複数の論理セル
の動作状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an operation state of a plurality of logic cells which form a microprocessor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…マイクロプロセッサ、102…電流検出デバイ
ス、103…AD変換デバイス、104…電流パターン
認識部、105…クロックジェネレータ、106…メモ
リデバイス、107…I/Oデバイス、108…キャッ
シュメモリ。
Reference numeral 101 ... Microprocessor, 102 ... Current detection device, 103 ... AD conversion device, 104 ... Current pattern recognition unit, 105 ... Clock generator, 106 ... Memory device, 107 ... I / O device, 108 ... Cache memory.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】CMOSデバイスで構成されるマイクロプ
ロセッサと、実行コードやデータを格納する複数メモリ
デバイスと、少なくともひとつの入出力制御コントロー
ラと、前記マイクロプロセッサ,メモリデバイス,I/
Oコントローラに電源を供給する定電圧回路と、マイク
ロプロセッサの動作クロックを生成するクロック回路か
ら構成される小型情報処理装置において、マイクロプロ
セッサの消費電流を検出する手段と電流パターンを検出
する手段を有し、マイクロプロセッサの動作クロックま
たは動作電圧を制御することを特徴とするマイクロプロ
セッサの省電力制御装置。
1. A microprocessor comprising a CMOS device, a plurality of memory devices for storing execution codes and data, at least one input / output controller, said microprocessor, memory device, and I / O.
A small-sized information processing device including a constant voltage circuit for supplying power to the O controller and a clock circuit for generating an operating clock of the microprocessor has means for detecting current consumption of the microprocessor and means for detecting a current pattern. And a power saving control device for a microprocessor, which controls an operating clock or an operating voltage of the microprocessor.
【請求項2】請求項1において、電流変化の周期性を検
出し、マイクロプロセッサの動作クロックまたは動作電
圧を制御することを特徴とするマイクロプロセッサの省
電力制御方法。
2. A power saving control method for a microprocessor according to claim 1, wherein the periodicity of the current change is detected and the operating clock or operating voltage of the microprocessor is controlled.
【請求項3】請求項1において、あらかじめ登録したマ
イクロプロセッサの消費電流パターンとのマッチングを
検出し、マイクロプロセッサの動作クロックまたは動作
電圧を制御することを特徴とするマイクロプロセッサの
省電力制御方法。
3. A power saving control method for a microprocessor according to claim 1, wherein matching with a current consumption pattern of the microprocessor registered in advance is detected, and an operation clock or an operation voltage of the microprocessor is controlled.
JP5153272A 1993-06-24 1993-06-24 Power saving control device for microprocessor Pending JPH0728570A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6785826B1 (en) 1996-07-17 2004-08-31 International Business Machines Corporation Self power audit and control circuitry for microprocessor functional units
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