TW201123732A - Processing devices - Google Patents

Description

201123732 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明所屬之技術領域係有關於一種可變延遲處理裝 置。 【先前技術】 在目前攜帶式產品的發展中，產品的重ΐ、價格以及 電池使用壽命是用來評估此類產品的重要指標。為了延長 電池使用壽命，採用低功率技術為主要的方法。在攜帶式 產品中使用低操作電壓電路設計可降低能量消耗，使得該 產品具有較低的功率，且其電池具有較長的使用壽命。然 而，由於操作電壓下降，邏輯電路所需的延遲時間也因此 大幅的增加，這將造成超低電壓設計不適用於目前的應用 軟體，因此如何改善低電壓設計的效能將是一個重要的課 題。 過去的電路架構大多是針對電路之最長延遲時間來做 設計。但由CMOS的電路特性可知，其電路之延遲時間會 依輸入的運算資料不同而有所改變，並非所有的運算都需 要最長的延遲時間。故讓所有的操作都以最長的延遲時間 來運作，很有可能會造成效能的損失。 因此，期望提供一種處理裝置，其可依照目前電路所 需要的運算時間改變其延遲，增進其效能。 【發明内容】 201123732 揭露一處理裝置實施例，包括功能單元及控制單元。 功能單元接收一輸入資料，且對輸入資料執行一特定運算 功能以產生一結果資料。控制單元接收結果資料並產生一 輸出信號。控制單元根據一第一時脈信號拴鎖結果資料以 產生一第一資料。控制單元根據一第二時脈信號拴鎖結果 資料以產生一第二資料。控制單元比較第一資料與第二資 料以產生一控制信號，並依據該控制信號決定以該第一資 料作為該輸出信號之資料或是以該第二資料作為該輸出信 • 號之資料。其中，第二時脈信號以一既定時間延遲於第一 時脈信號。 【實施方式】 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 第1圖揭露一處理裝置實施範例，其為一可變延遲 (Variable-latency)處理裝置。參閱第1圖，處理裝置2包括 • 輸入單元20、功能單元21、控制單元22、以及輸出單元 23。輸入單元20提供輸入資料X[n]。功能單元21具有最 高延遲時間（例如30ns)。功能單元21接收輸入資料X[n]， 其中，η等於零或正整數。功能單元21對輸入資料X[n] 執行一特定運算功能以產生結果資料R[n]。控制單元22 接收結果資料R[n]，且根據第一時脈信號elk拴鎖結果資 料R[n]以產生第一資料來作為輸出信號OUT之輸出資 料，其中，第一時脈信號elk對於功能單元21而言是一個 超頻的工作頻率。例如，第一時脈信號elk之週期為20ns。 201123732

控制單元22也根據第二時脈信號級拾鎖結果資料 以產生第二資料。在此實施例中’第二時脈信號崎以_ 既定時間延遲於第一時脈信鱿clk，且該既定時間加上第一 時脈信號dk之週期必須等於或大於功能單元21的最 遲時間與第-時脈信號clk週期之差值。例如，該既定時 間為l〇nS。因此可得知，根據第二時脈錢她拾鎖 的第二資料為正確的運算結果。 X 控制單元22會比較第〜資料與第二資料以產生—控 制信號Scorrect。當控制單A 22判斷第—資料與第二資料— 致時，則表示在超頻的第1脈信號dk下，㈣單元22 拾鎖獲得之第-資料是正確的運算結果。此時，控制單 22根據控制㈣sc。⑽t以第一時脈信號他繼續對下—妙 ，貝料R[n]進餘鎖操作，以產生對應之第—資料與第二 貧料來進行比較。當和制I 一 罕乂田匕制早兀22判斷第一資料與第二 資 控 22拾鎖B獲得貝 在=的第-時脈信號Clk下控制單元 料而獲得之輪+ ^資料疋錯誤的運算結果，即根據第— 制單元22 _彳。號〇UT之輪出資料為錯誤的。此時，控 為輸出信號艮控制信號s〜來修復輸出信號。υτ “ 22係根據控制二之輸出ΐ料。在此實施例中’控制單元 之 輪出次料 -°破1 scorrect來提供第二資料作為輸出信號 J貝；*。輪出信號OUT則係提供至輸出單元23。 此可得知，當處理器2以超頻的第一時脈信 工作時，番》杜 u ’ 又使第一資料是正確的運算結果，則控制單元 處理器2對飞 12 h T 7〜結果資料X[n]進行操作；假使第一資料θ 錯誤的運复认™ 、叮疋 外、、、°果，則以延遲之第二時脈信號dclk來拾鎖辑 201123732 得之第二資料來作為輸出信號之輸出資料，使得輸 out具有正確的運算結果。簡單來說，在超頻的第—時脈 信，elk下’假使輸出信號ουτ之輪出資料為錯誤的，控 制單元2 2可對輸出信號進行修復動作。因此，處理器2 ^ 在低操作電壓與超頻的第一時脈信號elk下工作，提高操 能。此外，當發生錯誤運算結果時可對運算結果=‘ 第2圖係表示處理器2之詳細電路一實施範例。第3 圖係表示第2圖之處理器2中第-時脈信號dk、第二時脈 信號delk、輸人資料χ[η]之資料、第_ f料γ[η]/輸出信號 out之資料ζ[η]、第二資料DR[n]、後端信號s23之資料、 、控制仏遽SC〇rrect 之時序圖。參閱第2圖，輸入單元2〇 包括暫存器200。暫存器20〇接收—前端信號S2〇之資料， 且根據第一時脈信號clk來拴鎖前端信號S20之資料以產 生輪入資料χ[η]。控制單元22包括多工器21〇、暫存器211 =212、以及比較②213。輸出單元23包括暫存器230。 1存器230接收來自控制單元22之輸出信號〇υτ，且根 =第-時脈信號也來拾鎖輸出信號〇υτ以產生後端信號 ^23 ° 本實施例之處理單元2的詳細操作將於下文配合第2 ^第3圖來說明。於此實施例中，暫存器與23〇可 Μ致能開關之暫存H ’包含―輸人訊號、—致能訊號 ^)、-時脈訊號以及-輸出訊號。當致能訊號維持某一 策位日τ 4如低準位’暫存器會依據時脈訊號栓鎖輸入訊 戒並送至糾減；判，暫存㈣待鎖輸人訊號並維 201123732 持原輸出值。控制信號ς r 之致能訊號。 —則輸入為暫存器200與23〇 :其中，暫存器2。〇根據第-時脈信號* 來栓鎖刖端k 5虎S20之眘祖太山认 - 91料於入次丨 貝科以產生輸入資料X[〇]。功能單 ==lx[:]執行一特定運算功能以產生結果資 如〜W進夕工$21G接收結果資料刚，且根據譬 甘=&立、之控制號Se_et來選擇結果資料R[〇]作為 其輸出資料以輪出至暫在哭7' 存益21卜暫存器211則根據第一 時脈信號dk來拾鎖結果資料刚以產生第 結果資料聊也傳送至暫存W2。暫存器212根據第二 時脈W ddk來拾鎖多功器21〇之輸出資料以產生第二資 料DR[0]送出給多工器21〇及比較器213。比較器Μ]接

收第-㈣與第二資料DR[〇]，並根據比較結果來產 生-控制^號se_et ’且提供控制信號s—至多工器 210。在本實如例中，比較器213係以一互斥或閘214來實 現。根據互斥或fm4的邏輯操作，當第一資料γ[〇]與第 二資料DR[〇]不一致時，控制信號s—譬如可變為高位 準，而當第一資料Y[0]與第二資料DR[0]—致時，控制信 號Scorrect維持在譬如低位準。在此假設第一資料γ⑼與第 二資料DR[0]—致，換句話說，第一資料γ[〇]為輸入資料 Χ[〇]的正確運算結果，此時，係以第一資料γ⑼作為輸出 信號OUT之輪出資料〇[0]。因此，比較器213產生低位準 之控制信號scorrect。此時’多工器210將來自功能單元21 之下一結果資料R[1]作為其輸出資料並傳送至暫存器 211 °此外’輪出單元23之暫存器230接收輸出信號OUT 201123732 之輸出資料〇[〇]，且根據第—時脈信號dk來拾 料〇[〇]以產生後端信號S23之資料z[〇]。 ， B寺财=存=00產生輸入資料X[〇]後’其接著根據第-時脈㈣elk來拾鎖前端信號S2〇之資料以產生下人 資料X[l]。功能單元21對輪 / 之特定運算功能以產生結果資料R二仃=二 接收結果資料RU]，且根據譬如低位準之控制 來選擇結果資料叩]作為其輸出㈣以輸出°至暫;^ 21卜暫存器211則根據第一時脈信號dk來拴 暫存窃212根據第一時脈信號dclk來拴鎖多功器2⑺ 之輸出資料以產生第二資料DR⑴。比較器213接收第一 ^料ΥΠ]與第二資料DR[1]，並根據比較結果來產生控制 Scorrect。在此假設第一資料γ⑴與第二資料⑴不 =里換句活說’第一資料Y[1]為輸入資料ΧΠ]的錯誤運 异、，、。果。因此’比較器213產生譬如高位準之控制作號 暫存器綱與23〇依照控制信號s—㈣ 拾鎖並維持原值，而多工器叫艮據高位準之控 為選擇將來自暫存器212之第二資料卿]作 ^輸2料以傳送至暫存器211。暫存器211接著則根

-資料第二資料抓⑴以產生修復的第 修2 γ=:信號0UTit行修復。此時，係以 〇*m、θ私資料Y:[1]輪出作為輸出信號0υτ之輸出資料 果著料0ηι]為輸入資料χ[1]之正確運算結 輸出早兀23之暫存器23〇接收輸出信號OUT 201123732 矜 > 料〇 [ 1 ]’且根據第一時脈信號elk來检鎖輸出資 料〇*[1]以產生後端信號S23之資料z⑴。 在第2圖之實施例中，用來控制輸入單元20之暫存器 —輸出單元23之暫存器23〇是根據控制信號Sc〇rr⑽決 疋疋否要拴鎖前端信號S2〇與輸出訊號〇υτ之資料。在上 述第貝料γ[〇]與第二資料DR[0]—致的情況下，暫存器 2〇0可接續拾鎖前端信號S20之資料並產生下-輸入資料 X[2]’且功能單元21可接續對輸入資料χ[1]執行上述特定 運算功能以產生結果資料R[l]。此外，暫存器230可產生 後端信號S23之資料Z[〇]。 在上述第一資料Y[l]與第二資料DR[1]不一致的情況 下，控制信號seQITeet之相位維持在一預設(predefined)位 準，例如高位準，使得暫存器200停止拴鎖前端信號s20 2維持原輸出值，使得功能單元21停止執行特定運算功 月b。此外，暫存器230停止拴鎖具有錯誤運算結果之輸出 資料0[1] ’ U避免暫存器23〇產生錯誤的後端信號S23資 料。 第4圖係表不處理器2之詳細電路另一實施範例。第 4圖與第2圖間之差異在於輸出單元23之電路架構。第5 圖係分別表示第4圖之處理器2中第—時脈信號池、第二 日^脈t说ddk、輸入資料χ[η]之資料、第—資料輸出 =號OUT之貝料ζ[η]、第二資料DR[n]、後端信號S23之 貝料、以及控制信號S—t之時序圖。參閱第4及$圖， In出單兀23包括多工H 6〇及暫存器61。多工器接收輸出 仏唬OUT及無彳呆作”信號N〇p表示無操作資料，並受控 201123732 於控制信號SCQrrect。暫存器61係根據第一時脈信號elk來 進行拴鎖操作。在上述第一資料Y[〇]與第二資料DR[0]-致的情況下，此時，係以第一資料Y[〇]作為輸出信號OUT 之輸出資料〇[〇]，多工器60根據控制信號Scc)rrect來選擇輸 出信號OUT之輸出資料〇[0]傳送至暫存器61。暫存器61 再根據第一時脈信號elk來拴鎖輸出資料〇[0]以產生後端 信號S23之資料Z[0]。 在上述第一資料Y[l]與第二資料DR[1]不一致的情況 • 下，多工器60根據控制信號Scorrect來選擇無操作資料NOP 傳送至暫存器61。此時，暫存器61根據第一時脈信號elk 來拴鎖無操作資料NOP以作為資料Z[0]之下一資料 Znop。接著，當修復的第一資料Y*[l]輸出作為輸出信號 OUT之輸出資料0*[1]時，多工器60根據控制信號Scorrect 來切換選擇輸出信號OUT之輸出資料0*[1]傳送至暫存器 61。接著，暫存器61根據第一時脈信號elk來拴鎖輸出資 料0*[1]以作為資料Z[l]。 # 雖以前述若干實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動與潤飾， 因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。 201123732 【圖式簡單說明】. 第1圖表示一處理裴置實施範例； 第2圖表示根據一處理裝置實施例之一詳細電路實施 範例； 第3圖表示第2圖之處理器中，第一時脈信號、第二 時脈信號、輸入資料之資料、第一資料/輸出信號之資料、 第二資料、後端#號之資料、以及控制信號之時序圖； 弟4圖表示根據一處理裝置實施例之另一詳細電路實 施範例；以及

第5圖表示第4圖之處理器中’第一時脈信號、第_ 時脈信號、輸入資料之資料、第一資料/輸出信號之資料、 第二資料、後端信號之資料、以及控制信號之時序圖

【主要元件符號說明】 第1圖： 2〜處理裝置； 21〜功能單元； 23〜輸出單元； dclk〜第二時脈信號； S23〜後端信號； R[n]〜結果資料； 20〜輸入單元： 22〜控制單元； elk〜第一時脈信號； S20〜前端信號； OUT〜輸出信號； X[n]〜輸入資料； 第2圖： 12 201123732 200、230、211、212〜暫存器； 210〜多工器； 213〜比較器； 214〜互斥或閘； DR[n]〜第二資料；

Scorrect^^ 修正控制信號；Υ [η]〜第一資料； 第3圖： Χ[0]...Χ[4]〜輸入資料； Υ[0]...Υ[3]〜第一資料； • Y*[l]〜修復的第一資料； 〇[0]...0[3]、0*[1]〜輸出資料； DR[0]...DR[3]〜第二資料； Z[0]...Z[2]〜後端信號之資料； 第4圖： 60〜多工器； 61〜暫存器； N0P〜無操作信號； • 第5圖：

Znop〜後端信號之資料。 13

Claims (1)

1. 201123732 七、申請專利範圍： 1.一種處理裝置，包括： d元，用以接收一輸入資料，且對該輸入資料 執仃特疋運异功能以產生一結果資料；以及 控制單it #收該結果資料並產生一輪出信號，用 、以根據-第-時脈信號拴鎖該結果資料以產生一第一資 料’根據-第二時脈信號拾鎖該結果資料以 一= 料，比較該第一資料與該第二資料以產生-控制信 控制信號決定以該第—資料作為該輸出信號^ 5疋以該第二資料作為該輸出信號之資料；以及。, 脈信=中，該第二時脈信號以一既定時間延遲於該第一時 如申》月專利範圍第！項所述之處理裝置，盆杂 该控制單元判斷該第一資料 ：中：虽 制單元係⑽第二資料作為該輸出信致時，該控 3.如申请專利範圍第〗項所述之處 a 該控制單元判斷該第—資料與 、中’虽 單元係以該第-資料作為該輸出信二致時，該控制 控制Γ元t專利範圍第1項所述之處理裝置，其中，該 —多工器，接收該結果資料， 選擇性地輸出該結果資料或該第二=根據該控制信號來 —第一暫存器，接收該多工哭夕二’ 第一時脈信號拴鎖該多工考°。雨出貧料，並根據該 料； 之輪出資料以產生該第一資 14 201123732 該第I二暫’接收該多工器之輸出資料，用以根據 IS:鎖該結果資料以產生該第二資料，且將 〜第一貝料傳送至該多工器；以及 該第接收該第一資料與該第二資料，用以比較 號。 、邊第二資料’並根據比較結果產生該控制信 5.如申請專利範圍第4項所述之處理裝置，立中，當 該比較器判斷該第一資料與該第 :、 器根=控=號輸出該第二資料至該第一：器= 為賴出^ = Γ該第二_以修復該第一資料而作 該比範圍第4項所述之處理裝置，其中，當 ㈣丄 料與該第二資料-致時，該多工器 根據该控制信號輸出來自該功能單元一 第一暫存器，該第—暫存、⑺果貝科至該 結果資料進行拾鎖操Γ時虎clk繼續對該下一 申請專利範圍第4項所述之處 第一暫存器及該第二暫存器係以規、中該 8.如申請專利範圍第4項所述之户^貫現。 比較器係以一互斥或閘來實現。& «置，其十，該 9·如申：專利範圍第】項所述之處 -第-暫存器’用以根據該第 更匕括. 端信號資料以產生該輸入資料；以及，^號來拾鎖一前 —第二暫存器，接收該輸出 脈信號來拾鎖該輸出信號之資料，^ ’以根據該第一時 產生一後端信號資料。 15 201123732 Η).如申請專利範圍第9項所述之處 該控制單元判斷該第―資料與該第二資 時中ς 制信號之相位維持在_，办淮^叶个致時，该控 第二暫存器停止拾鎖操作。又，1该第—暫存器與該 利範圍第1項所述之處理裝置，更包括： #2：；暫存11，心簡該第—咖錢來前 Μ號資料以產生該輪入資料； 讀鎖則 一多工器’接收該輸出信號及—無 該控制信號以選擇性地於、σ〜，並依據 以及 ㈣地輸出該輸出信號或該無操作信號； 出n 5 2w根_第_ _信號來拾鎖該輸 無操作信號資料以產生-後端信號資 12.如申請專利範圍第u項所 當該控制單元判斷該第-資料盘該第二:^料^ ’其中， =序地選擇輸出該無操作信號資料及該輸=! 枓資料至該第二暫存器， 〆輸出u之身 信號依序地拴鎖該無操作信；據該第-咖 料作為該後端信號資料。…μ幻5號之資料資 13.如申請專利範_ u項所 制單元判斷該第-資料與該第二;料:致時其中’ 第貝料作為該輸出信號之f 、以該 ，擇該輸出信號之資料輸出至該c該控制信 暫存器根據該第-時脈H :暫存β ’且該第二 1。琥拾鎖讀出信號之資料以作為 16 201123732 該後端信號資料。 14.如申請專利範圍第1 既定時間加上該第一時脈信號=二該 元的最高延遲日相與該第—時脈信smr =申=範圍第4項所d更包括: 第一暫存器，用以根據談笛— 端信號資料以產生該輸入資料^以^夺脈信號來拴鎖一前 一第四暫存器，接收 •脈信號來拴鎖該輸出信號之'二二’用以根據該第-時 -第：Hr4項料之處縣置，更包括： 端信號資料以產二該第一時脈信號來拾鎖一前 及-無操作信號，並依據 以及 Μ該輸出錢或該無操作信號； 一第四暫存n，田、，， >出信號之資料或該無康^第一時脈信號來拾鎖該輸 料。 掉作以資料以產生—後端信號資 17.如申請專利範 當該控制單元判斷㈣ 6項所权處理裝置，其令， 該第二資料料料與該第二資料不-致時，以 資料至該第該無操作信號資料及前述輸出信號之 號依序地拾鎖該益摔^=四暫存器根據該第-時脈信 為該後端信號_ 吕號資料及前述輸出信號之資料作 17 201123732 讀專利範園第】6項所述之處理 單元判斷該第一資料與該第二;二=其中’ 第一貝料作為該輪出信號之資料，該多=料，以該 號選擇前述輸出信號之資料輪出至 吨據該控制信 四暫存器根據該第一時脈信號拾鎖前、，四暫存器，且該第 作為該後端信號資料。 ⑴迷輪出信號之資料以