多層系統和時鐘控制方法
2023-11-01 03:56:22
專利名稱：多層系統和時鐘控制方法
技術領域：
本發明涉及包括多層交換器的多層系統和時鐘控制方法，多層交換器允許同時處理來自多個主模塊的命令。
背景技術：
如今的行動電話變為多功能的，不僅具有電話功能，而且具有網際網路連接功能、攝像功能等。此外，為了減小尺寸、減輕重量以及降低功耗，已經開發了在一個晶片上結合多種功能的片上系統(SoC)技術。
這種行動電話需要高速的同時處理能力。因此，已經提出了允許同時訪問多個從模塊的多層交換器。
多層交換器的使用使得可以執行將來自攝像機的圖像數據寫入給定存儲區域的過程，以及讀取存儲在存儲器中的圖像數據並同時將其顯示在屏幕上的過程。
圖5示出包括多層交換器的系統的配置示例。多個主模塊(下文中簡稱為「主模塊」)11和從模塊(「從模塊」)13連接到多層交換器模塊(「多層交換器」)12。多層交換器12包括連接到每個主模塊11的交換器主模塊部分120和連接到每個從模塊13的交換器從模塊部分121。
時鐘發生器14將時鐘信號持續提供給主模塊11、多層交換器12和從模塊13。
圖6示出一個晶片上的電路的布局示例。例如，將M0(其為主模塊11，如CPU)置於角上。以分散的方式將其它模塊如SWM0、SWS0、S0和S1布置在晶片上。時鐘發生器14將時鐘信號持續提供給每個模塊。
每個模塊接收時鐘信號並運行，從而消耗功率。將驅動緩衝器15置於每個模塊和時鐘發生器14之間的線路中，以防止信號波形或控制定時劣化。如果從每個模塊到時鐘發生器14的線路長度長，則如圖6所示設置多個驅動緩衝器。當電晶體的輸出從高到低或者從低到高變化時，由於直通電流，驅動緩衝器15也消耗功率。
未審查的日本專利公告No.2003-141061公開了在正常總線配置中為多條總線中的僅僅一些供電的技術。然而，這些總線並不具有允許同時處理來自多個主模塊的命令的多層交換器功能，如上所述，本發明已經認識到常規多層系統需要大量功率，因為它將時鐘信號提供給所有的主模塊、從模塊和多層交換器。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種多層系統，其包括多個主模塊；多個從模塊；設置在主模塊和從模塊之間的多層交換器，其同時處理來自多個主模塊的命令，並具有與主模塊對應的交換器主模塊部分以及與從模塊對應的交換器從模塊部分；以及將時鐘信號提供給主模塊、從模塊和多層交換器的時鐘發生器，其中，一發生從主模塊到從模塊的訪問，時鐘發生器便開始將時鐘信號提供給與被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。在本發明中，一發生主模塊對從模塊的訪問，時鐘發生器便開始將時鐘信號提供給與被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。這樣，僅在需要時提供時鐘信號，從而降低了功耗。
根基本發明的另一個方面，提供了一種多層系統，其包括多個主模塊；多個從模塊；設置在主模塊和從模塊之間的多層交換器，其同時處理來自多個主模塊的命令，並具有與主模塊對應的交換器主模塊部分以及與從模塊對應的交換器從模塊部分；以及將時鐘信號提供給主模塊、從模塊和多層交換器的時鐘發生器，其中，交換器主模塊部分將時鐘請求信號輸出到時鐘發生器，用於將時鐘信號提供給與地址信號指定的從模塊對應的交換器從模塊部分，該地址信號包括在來自對應主模塊的訪問信號中，並且時鐘發生器響應於從交換器主模塊部分輸出的時鐘請求信號而將時鐘信號提供給與所要訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。在本發明中，時鐘發生器響應於從交換器主模塊部分輸出的時鐘請求信號而將時鐘信號提供給與被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。這樣，僅僅在需要時提供時鐘信號，從而降低了功耗。
本發明提供了一種低功耗的多層系統以及該多層系統中的時鐘控制方法。
通過以下結合附圖的描述，本發明的上述和其它目的、優點和特徵將變得更加清楚，其中圖1是本發明多層系統的框圖；圖2是描述本發明多層系統中的交換器從模塊的配置的圖；圖3是本發明多層系統中的時序圖；圖4是本發明另一個多層系統的時序圖；圖5是常規多層系統的框圖；並且圖6是描述所要解決的常規技術中的問題的圖。
具體實施例方式
現在將參考圖示實施例描述本發明。本領域的技術人員將認識到，可採用本發明的教導實現許多替代實施例，並且本發明並不限於為解釋目的而描述的實施例。
第一實施例圖1示出本發明多層系統的框圖。該多層系統包括多個主模塊1(M0、M1、M2)、多個從模塊3(S0、S1、S2)、用於主模塊1和從模塊3的多層交換器2和將時鐘信號提供給每個模塊的時鐘發生器4。
主模塊1是控制系統的模塊，諸如中央處理器(CPU)、數位訊號處理器(DSP)、圖像旋轉設備、攝像機圖像處理電路、液晶顯示器(LCD)控制器等。在本示例中，M0是始終運行的CPU。M1和M2是依據來自M0的指令按需運行的模塊。
多層交換器2允許同時處理來自多個主模塊的命令。該多層交換器2是互連總線系統，其允許使用系統中多個主模塊和從模塊之間的並行訪問通路。通過使用更複雜的互連矩陣實現上述總線系統，該總線系統提供諸如增加結構選項和提高總線帶寬的優點。多層交換器2例如是由ARM有限公司提供的先進高性能總線(AHB)、AHB-Lite。
從模塊3是由主模塊1控制的模塊。從模塊3包括存儲器、寄存器、定時器、串行接口電路等。
以下詳細描述多層交換器2的配置。該多層交換器2具有連接到各主模塊1(M0、M1、M2)的交換器主模塊部分20(SWM0、SWM1、SWM2)以及連接到各從模塊3的交換器從模塊部分21(SWS0、SWS1、SWS2)。
交換器主模塊部分20具有如下功能響應於來自主模塊1的訪問而確定所要連接的從模塊3，並且將訪問請求發送到與所要連接的從模塊3對應的交換器從模塊部分21。進而，交換器主模塊部分20產生到時鐘發生器的時鐘請求信號，以將時鐘信號提供給與所要訪問的從模塊3對應的交換器從模塊部分21。
交換器從模塊部分21的關鍵功能是仲裁來自每個交換器主模塊部分20的訪問信號、選擇一個訪問並建立與選擇的從模塊3的連接。交換器從模塊部分21彼此獨立地執行時鐘控制。具體而言，如果在正常時間無時鐘提供給交換器從模塊部分21，則一發生從主模塊1對對應從模塊3的訪問，便將時鐘信號提供給交換器從模塊部分21。
如圖2所示，交換器從模塊部分21包括仲裁器210和選擇器211。在交換器從模塊部分21和每個交換器主模塊部分20之間形成用於請求信號REQ、確認信號ACK、就緒信號READY、控制信號CONTROL、數據信號DATA等的線路。在交換器從模塊部分21和從模塊3之間形成用於就緒信號READY、控制信號CONTROL、數據信號DATA等的線路。
雖然圖2僅僅示出兩個主模塊部分20(SWM0、SWM1)，但實際中要放置與主模塊數量相同的交換器主模塊部分20，並且仲裁器210和選擇器211需要執行調整和選擇處理，因而具有複雜的配置。因此交換器從模塊部分21的功耗是不可忽略的。此外，圖2僅僅示出基本單元，通常會添加其它單元。
在圖1中，時鐘發生器4產生提供給每個模塊的時鐘信號。時鐘發生器4根據時鐘請求信號開始或停止將時鐘信號提供給對應的模塊。
時鐘發生器4包括時鐘信號振蕩器41，「或」電路420、421、422，「與」電路430、421、432。時鐘信號振蕩器41輸出時鐘振蕩信號。可將時鐘信號振蕩器41設置在晶片外。「或」電路420、421和422通過線路連接到交換器主模塊部分20(SWS0、SWS1、SWS2)。來自交換器主模塊部分20的時鐘請求信號流經這些線路。例如，「或」電路420從SWM0、SWM1和SWM2中的每一個接收時鐘請求信號。一旦時鐘請求信號從任何交換器主模塊部分20輸入，則將ON信號輸入到「與」電路430。
在「與」電路430、431和432中，將一個輸入連接到對應的「或」電路420、421或422，將其它輸入連接到時鐘信號振蕩器41。將「與」電路430等的輸出連接到對應的交換器從模塊部分21。由於時鐘信號振蕩器41持續將時鐘信號提供給「與」電路430等，從「或」電路420等接收ON信號的「與」電路430等輸出在時鐘信號振蕩器41中產生的時鐘信號。時鐘信號然後輸入連接的交換器從模塊部分21。
在本示例中，從時鐘發生器4將時鐘信號持續提供給主模塊1、交換器主模塊部分20和從模塊3。
下文描述本實施例的多層系統的操作的一個示例。下文參考圖1的系統框圖和圖3的時序圖描述M0(其為主模塊1)訪問S0(其為從模塊3)的情況。
如圖3所示，時鐘信號振蕩器41將時鐘信號持續提供給主模塊1、交換器主模塊部分20和從模塊3、然而，由於時鐘發生器4未從交換器主模塊部分20收到時鐘請求信號，因此時鐘請求信號截止，從而不將時鐘信號提供給交換器從模塊部分21。
一發生從M0對S0的訪問，則M0將訪問目的地(在此情況中為S0)的地址信號和控制信號(諸如讀/寫信號)輸出到SWM0，SWM0是多層交換器2的交換器主模塊部分20。
SWM0基於來自M0的地址信號確定所要訪問的從模塊3。此外，SWM0產生時鐘請求信號並將該信號輸出到時鐘發生器4，時鐘請求信號請求將時鐘信號提供給SWS0，SWS0是與模塊3所要訪問的S0對應的交換器從模塊部分21。然後，SWM0將訪問目的地址信號和控制信號輸出到SWS0。
時鐘發生器4從SWM0接收時鐘請求信號。由於在本示例中，時鐘請求信號請求將時鐘信號提供給SWS0，因此它是「或」電路420的輸入。「或」電路420響應於時鐘請求信號的輸入而將ON信號輸出到「與」電路430。「與」電路430響應於ON信號的輸入而將來自時鐘信號振蕩器41的時鐘信號輸出到SWS0。由此將時鐘信號提供給SWS0，以便SWS0準備好運行。
SWS0將來自SWM0的訪問目的地址信號和控制信號輸出到從模塊3所要訪問的S0。收到該地址信號和控制信號，S0便開始與M0交換數據信號。
此後，當SWM0認識到M0和S0之間的數據交換完成時，SWM0停止輸出時鐘請求信號以停止將時鐘信號提供給SWS0，從而關斷時鐘請求信號。在時鐘發生器4中，響應於時鐘請求信號的停止，從「或」電路420到「與」電路430的輸入信號從ON信號變為OFF信號，從而「與」電路430停止輸出來自時鐘信號振蕩器41的信號。這將停止向SWS0提供時鐘信號。
雖然在圖3的示例中，停止向SWS0提供時鐘信號的定時與SWS0停止輸出時鐘請求信號的定時相同，但停止時鐘提供的定時並不局限於此，時鐘可以在一定時鐘周期之後停止。
上述示例將SWS0作為針對其執行時鐘信號提供控制的交換器從模塊部分21，但這並非是限制性的，控制操作對其它交換器從模塊部分21(諸如SWS1和SWS2)而言是相同的。
如前所述，在正常時間，本實施例不向交換器從模塊部分21提供時鐘信號，而是僅僅在需要時才將該時鐘信號提供給該交換器從模塊部分，從而降低了功耗。
第二實施例第一實施例控制將時鐘信號提供給交換器從模塊部分21。第二實施例控制將時鐘信號提供給交換器從模塊部分21以及從模塊3。
圖4是第二實施例的多層系統的框圖。如圖4所示，用於提供來自時鐘發生器4的時鐘信號的線路不僅連接到每個交換器從模塊部分21，而且連接到每個從模塊3。其它單元和圖1所示第一實施例中的相同。
在本配置中，時鐘發生器4響應於來自交換器主模塊部分20的時鐘請求信號，不僅將時鐘信號提供給交換器從模塊部分21，而且提供給從模塊3。此外，當切斷來自交換器主模塊部分20的時鐘請求信號時，時鐘發生器4不僅停止向交換器從模塊部分21提供時鐘，而且停止向從模塊3提供時鐘。
如前所述，在正常時間，本實施例不向交換器從模塊部分21和從模塊3提供時鐘信號，而僅當需要時才將該時鐘信號提供給交換器從模塊部分21和從模塊3，從而與第一實施例相比，進一步降低了功耗。
很明顯本發明並不局限於上述實施例，在不脫離本發明保護範圍和精神的前提下，可對上述實施例進行修改和改動。
權利要求
1.一種多層系統，包括多個主模塊；多個從模塊；多層交換器，其布置在所述主模塊和所述從模塊之間，同時處理來自所述多個主模塊的命令，並包括與所述主模塊對應的交換器主模塊部分以及與所述從模塊對應的交換器從模塊部分；以及時鐘發生器，其將時鐘信號提供給所述主模塊、所述從模塊和所述多層交換器；其中，一發生從所述主模塊到所述從模塊的訪問，所述時鐘發生器便開始將時鐘信號提供給與所述被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
2.如權利要求1所述的多層系統，其特徵在於一發生從所述主模塊到所述從模塊的訪問，所述時鐘發生器便開始將時鐘信號提供給所述被訪問的從模塊以及與所述被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
3.如權利要求1所述的多層系統，其特徵在於所述多個主模塊中的至少一個主模塊持續從所述時鐘發生器接收時鐘信號。
4.如權利要求1所述的多層系統，其特徵在於所述多層系統結合在行動電話中。
5.一種多層系統，包括多個主模塊；多個從模塊；多層交換器，其布置在所述主模塊和所述從模塊之間，同時處理來自所述多個主模塊的命令，並包括與所述主模塊對應的交換器主模塊部分以及與所述從模塊對應的交換器從模塊部分；以及時鐘發生器，其將時鐘信號提供給所述主模塊、所述從模塊和所述多層交換器；其中，所述交換器主模塊部分將時鐘請求信號輸出到所述時鐘發生器，用於將時鐘信號提供給與地址信號指定的從模塊對應的交換器從模塊部分，所述地址信號包括在來自對應主模塊的訪問信號中；並且所述時鐘發生器響應於從所述交換器主模塊部分輸出的所述時鐘請求信號而將時鐘信號提供給與所要訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
6.如權利要求5所述的多層系統，其特徵在於所述交換器主模塊部分將時鐘請求信號輸出到所述時鐘發生器，用於將時鐘信號提供給地址信號所指定的從模塊以及與所述從模塊對應的交換器從模塊部分，所述地址信號包括在來自對應主模塊的訪問信號中，並且所述時鐘發生器響應於從所述交換器主模塊部分輸出的所述時鐘請求信號而將時鐘信號提供給所要訪問的從模塊以及與所述所要訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
7.如權利要求5所述的多層系統，其特徵在於所述多個主模塊中的至少一個主模塊持續從所述時鐘發生器接收時鐘信號。
8.如權利要求5所述的多層系統，其特徵在於所述多層系統結合在行動電話中。
9.多層系統中的時鐘控制方法，所述多層系統包括多層交換器，其設置在主模塊和從模塊之間，同時處理來自多個主模塊的命令，並具有與所述主模塊對應的交換器主模塊部分以及與所述從模塊對應的交換器從模塊部分；以及時鐘發生器，其至少將時鐘信號提供給所述多層交換器，所述方法包括檢測對特定從模塊的訪問；以及響應於檢測到的對所述特定從模塊的訪問，在所述時鐘發生器中開始將時鐘信號提供給與所述被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
10.如權利要求9所述的時鐘控制方法，其特徵在於一旦檢測到從所述主模塊對所述從模塊的訪問，所述時鐘發生器便開始將時鐘信號提供給所述被訪問的從模塊以及與所述被訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
11.如權利要求9所述的時鐘控制方法，其特徵在於所述多個主模塊中的至少一個主模塊持續從所述時鐘發生器接收時鐘信號。
12.多層系統中的時鐘控制方法，所述多層系統包括多層交換器，其設置在主模塊和從模塊之間，同時處理來自多個主模塊的命令，並具有與所述主模塊對應的交換器主模塊部分以及與所述從模塊對應的交換器從模塊部分；以及時鐘發生器，其至少將時鐘信號提供給所述多層交換器，所述方法包括從所述交換器主模塊部分將時鐘請求信號輸出到所述時鐘發生器，用於將時鐘信號提供給與地址信號指定的從模塊對應的交換器從模塊部分，所述地址信號包括在來自對應主模塊的訪問信號中，並且響應於從所述交換器主模塊部分輸出的所述時鐘請求信號而從所述時鐘發生器將時鐘信號提供給與所要訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
13.如權利要求12所述的時鐘控制方法，其特徵在於所述交換器主模塊部分將時鐘請求信號輸出到所述時鐘發生器，用於將時鐘信號提供給地址信號指定的從模塊以及與所述從模塊對應的交換器從模塊部分，所述地址信號包括在來自對應主模塊的訪問信號中，並且所述時鐘發生器響應於從所述交換器主模塊部分輸出的所述時鐘請求信號而將時鐘信號提供給所要訪問的從模塊以及與所述所要訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
14.如權利要求12所述的時鐘控制方法，其特徵在於所述多個主模塊中的至少一個主模塊持續從所述時鐘發生器接收時鐘信號。
全文摘要
多層系統包括多層交換器，該多層交換器允許同時處理來自多個主模塊的命令。多層交換器具有與主模塊對應的交換器主模塊部分和與從模塊對應的交換器從模塊部分。交換器主模塊部分將時鐘請求信號輸出到時鐘發生器，用於將該時鐘信號提供給與地址信號指定的從模塊對應的交換器從模塊部分，地址信號包括在來自對應主模塊的訪問信號中。時鐘發生器響應於時鐘請求信號而將時鐘信號提供給與所要訪問的從模塊對應的交換器從模塊部分。
文檔編號G06F13/00GK1664743SQ20051005303
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月2日 優先權日2004年3月2日
發明者星幸子, 成相恭一 申請人:恩益禧電子股份有限公司