JP2009187585A - Return processing method from standby mode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報処理装置に関するものであり、特にシステムLSI又はマイクロプロセッサに適用して有用なものである。 The present invention relates to an information processing apparatus, and is particularly useful when applied to a system LSI or a microprocessor.
今日の携帯電話などの携帯情報端末向けシステムLSIでは、バッテリによる長時間駆動を実現する必要があるため、低消費電流化が重要である。特に、行う処理がない状態での消費電流であるスタンバイ電流は、携帯情報端末の待ち受け時間を決定するため、その削減が特に重要である。そのため、現在種々のスタンバイ電流削減手法が提案、実現されている。 In system LSIs for portable information terminals such as today's mobile phones, it is necessary to realize long-time driving by a battery, and therefore, low current consumption is important. In particular, the standby current, which is the current consumption in the state where there is no processing to be performed, determines the standby time of the portable information terminal, and therefore reduction thereof is particularly important. Therefore, various standby current reduction methods have been proposed and realized at present.
まず、一つ目として待ち受け時にシステムLSI内の全クロックを停止する手法(以後、ソフトウェアスタンバイと呼ぶ)がある。この手法では、待ち受け状態に入るとシステムLSI内部のクロックが停止するため、システムLSI内の回路動作による消費電流がほぼ0となる。その結果、スタンバイ電流を漏れ電流による消費電流のみにできる。さらに、この手法では、システムLSIの内部状態(レジスタの値など)をスタンバイ中でも保持できるため、スタンバイからの復帰を割り込み処理で行うことが可能である。その結果、復帰はクロック再開に必要な時間程度で高速に完了する。 First, there is a method of stopping all clocks in the system LSI during standby (hereinafter referred to as software standby). In this method, when the standby state is entered, the clock inside the system LSI is stopped, so that the current consumption due to the circuit operation in the system LSI becomes almost zero. As a result, the standby current can be reduced only to the consumption current due to the leakage current. Furthermore, in this method, the internal state (register value, etc.) of the system LSI can be held even during standby, so that recovery from standby can be performed by interrupt processing. As a result, the recovery is completed at a high speed in the time required for restarting the clock.
しかし、近年の微細化したプロセスでは、漏れ電流が非常に大きいため、漏れ電流による消費電流が無視できない。そこで、非特許文献1で示されているような待ち受け時にシステムLSIの電源を遮断する手法(以後、Uスタンバイと呼ぶ)が提案されている。この手法では、待ち受け状態に入ると復帰処理に必要な最低限の回路を除いて電源が遮断される。その結果、回路動作による消費電流のみでなく、漏れ電流による消費電流もほぼ0となり、スタンバイ電流をほぼ0にできる。 However, in the recent miniaturized process, since the leakage current is very large, the current consumption due to the leakage current cannot be ignored. Therefore, a method of shutting off the power supply of the system LSI at the time of standby as shown in Non-Patent Document 1 (hereinafter referred to as “U standby”) has been proposed. In this method, when the standby state is entered, the power supply is cut off except for the minimum circuit necessary for the return process. As a result, not only the current consumption due to the circuit operation but also the current consumption due to the leakage current becomes almost zero, and the standby current can be almost zero.
本願発明者等は、本願発明をするに当たって、上記2つのスタンバイモードについて検討したところ、以下のような課題があることに気が付いた。 The inventors of the present application have examined the above-mentioned two standby modes in making the present invention and found that there are the following problems.
Uスタンバイモードでは、回路動作による消費電流のみならず漏れ電流による消費電流もほぼ0とすることができるが、電源の遮断によりシステムLSIの内部状態がすべて破壊されるため、スタンバイからの復帰を割り込み処理で行うことができず、復帰をリセット処理で行う必要がある。リセット処理では、システムLSIの初期設定やソフトウェアの立ち上げを行うため、復帰に必要な時間が長くなってしまう。特に、ソフトウェアの立ち上げは、実行すべき命令数が多いため処理時間が長くなってしまう。具体的には、Uスタンバイモードから復帰する際には、割り込み要求があったにも関わらず、そのまま割り込み処理を行うことができず、一旦リセット処理を行いソフトウェアを立ち上げた後に上記割り込み要求に応じた処理を行うことになる。 In the U standby mode, not only the current consumption due to the circuit operation but also the current consumption due to the leakage current can be reduced to almost zero. However, since the entire internal state of the system LSI is destroyed by the power shutdown, the return from standby is interrupted. It cannot be performed by the process, and the return must be performed by the reset process. In the reset process, the initial setting of the system LSI and the start-up of the software are performed, so that the time required for recovery becomes long. In particular, the start-up of software increases the processing time due to the large number of instructions to be executed. Specifically, when returning from the U-standby mode, the interrupt processing cannot be performed as it is even though there is an interrupt request, and after the reset processing is performed and the software is started, the interrupt request is processed. The corresponding processing is performed.
それに対し、ソフトウェアスタンバイでは、内部状態を保持しているためソフトウェアの立ち上げ等を行わずに済み、高速にスタンバイ状態から高速に復帰することが可能となるが、上述のように漏れ電流による消費電流が大きくなってしまう。 On the other hand, in software standby, the internal state is maintained, so it is not necessary to start up the software, etc., and it is possible to return from the standby state at high speed. Current will increase.
このように、現在、提案されている技術では、低いスタンバイ電流と高速なスタンバイからの復帰を両立させることが困難であることを本願発明者は見出した。 Thus, the present inventor has found that it is difficult to achieve both a low standby current and a high-speed standby recovery with the currently proposed technology.
上記課題を解決するための一つの手段として、中央処理装置と、内部メモリとを具備し、前記中央処理装置が保持している情報を前記内部メモリへ退避した後、前記中央処理装置への電源の供給を停止するスタンバイモードを有する情報処理装置の前記スタンバイモードからの復帰処理方法であって、前記スタンバイモード中に前記情報処理装置の外部から割り込み要求があった場合に、前記割り込み要求があったことを示す割り込み要求信号をアサートし、保持する第1ステップと、前記割り込み要求があったことを受けて、前記スタンバイモードに遷移する際に前記内部メモリに退避した情報を前記中央処理装置が所定の命令を実行することにより復帰させる第2ステップと、前記第2ステップが終了後、割り込み要求を有効化し、前記第1ステップにて保持した前記割り込み要求信号を受け付け、前記割り込み要求に対応する割り込み処理を行う第3ステップとを有する。 As one means for solving the above-mentioned problem, a central processing unit and an internal memory are provided, and after the information held by the central processing unit is saved in the internal memory, a power supply to the central processing unit An information processing apparatus having a standby mode for stopping the supply of information from the standby mode, wherein the interrupt request is received when an interrupt request is received from outside the information processing apparatus during the standby mode. The central processing unit stores the information saved in the internal memory when transitioning to the standby mode in response to the presence of the interrupt request and the first step of asserting and holding an interrupt request signal indicating that A second step for returning by executing a predetermined instruction; and after the second step is completed, an interrupt request is validated, and Receiving said interrupt request signal held in one step, and a third step of performing an interrupt processing corresponding to the interrupt request.
本発明によれば、システムLSIの高速動作又は低消費電力が実現できる。 According to the present invention, high-speed operation or low power consumption of a system LSI can be realized.
以下、本発明に係る情報処理装置の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。特に制限されないが、実施例の各ブロックを構成する回路素子は、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)やバイポーラトランジスタ等の半導体集積回路技術によって、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成される。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an information processing device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although not particularly limited, circuit elements constituting each block of the embodiment are formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit technology such as a CMOS (complementary MOS transistor) or a bipolar transistor. It is formed.
図1は、本発明の低電流モード(以下、Rスタンバイモードと呼ぶ)を実現するための一つの実施例である。図1は、情報処理装置、特にシステムLSI(又はマイクロプロセッサ。以下、同じ。)に適用した場合の構成の概念図を示している。特に制限されないが、当該システムLSIは単一の半導体基板上に形成される。 FIG. 1 shows an embodiment for realizing the low current mode (hereinafter referred to as R standby mode) of the present invention. FIG. 1 shows a conceptual diagram of a configuration when applied to an information processing apparatus, in particular, a system LSI (or microprocessor, hereinafter the same). Although not particularly limited, the system LSI is formed on a single semiconductor substrate.
このシステムLSIには独立に電源を制御できる領域として、第1領域AE1、第2領域AE2、第3領域AE3がある。まず、第1領域AE1は、中央処理装置CPU(以下、CPUと呼ぶ)、周辺回路モジュールIP1,IP2、システムバスSYSBUS、クロック発生回路CPGを含み、電源スイッチSW1により電流の供給が制御される。次に、第2領域AE2は、内部メモリURAM(以下、URAMと呼ぶ)、バックアップレジスタBUREGを含み、電源スイッチSW2により電流の供給が制御される。最後に、第3領域AE3は、スタンバイ制御回路STBYCが含まれ、常に通電される。ここで、電源スイッチSW1及びSW2は、接地電位Vssと各領域の間に配置され、電流の供給を制御しているが、当然に動作電位Vddと各領域の間に配置されてもよい。また、接地電位Vssと各領域の間及び動作電位Vddと各領域の間の両方に配置しても構わない。 This system LSI includes a first area AE1, a second area AE2, and a third area AE3 as areas where the power supply can be controlled independently. First, the first area AE1 includes a central processing unit CPU (hereinafter referred to as CPU), peripheral circuit modules IP1 and IP2, a system bus SYSBUS, and a clock generation circuit CPG, and the supply of current is controlled by the power switch SW1. Next, the second area AE2 includes an internal memory URAM (hereinafter referred to as URAM) and a backup register BUREG, and the supply of current is controlled by the power switch SW2. Finally, the third area AE3 includes a standby control circuit STBYC and is always energized. Here, the power switches SW1 and SW2 are disposed between the ground potential Vss and each region and control the supply of current, but may naturally be disposed between the operating potential Vdd and each region. Further, it may be arranged between the ground potential Vss and each region and between the operation potential Vdd and each region.
CPUは、システムLSIの全体を制御する。また、周辺回路モジュールIP1は、特に制限されないが、MPEGアクセラレータ等のCPUが命令をフェッチする際に必要とならない周辺回路モジュールである。周辺回路モジュールIP2は、特に制限されないが、バスステートコントローラ等、CPUが命令をフェッチする際に必要となる周辺回路モジュールである。システムバスSYSBUSは、CPUを含む各回路モジュールが接続され、図示しないがデータバス及びアドレスバスを含む。クロック発生回路CPGは、外部から供給されるクロック信号RCLKを受けて内部クロック信号ICLKを発生する。内部クロック信号ICLKは、各回路モジュールに供給され、システムLSIは、内部クロック信号ICLKに従って動作する。URAMは、大容量の内部メモリであり現在処理しているデータ等、必要な情報を保持する。バックアップレジスタBUREGは、Rスタンバイモード時に周辺回路モジュールIP2に含まれるレジスタREG2の値を保持する。本願発明では、領域1AE1に含まれる各回路モジュールをまとめて配置し、領域2AE2に含まれる各回路モジュールをまとめて配置している。このように配置することにより、複数の回路モジュールに対して電源スイッチSW1、SW2を共通に設けることができるため面積を小さくすることができる。 The CPU controls the entire system LSI. The peripheral circuit module IP1 is not particularly limited, but is a peripheral circuit module that is not required when a CPU such as an MPEG accelerator fetches an instruction. The peripheral circuit module IP2 is not particularly limited, but is a peripheral circuit module required when the CPU fetches an instruction, such as a bus state controller. The system bus SYSBUS is connected to each circuit module including a CPU, and includes a data bus and an address bus (not shown). The clock generation circuit CPG receives an externally supplied clock signal RCLK and generates an internal clock signal ICLK. The internal clock signal ICLK is supplied to each circuit module, and the system LSI operates according to the internal clock signal ICLK. The URAM is a large-capacity internal memory and holds necessary information such as data currently being processed. The backup register BUREG holds the value of the register REG2 included in the peripheral circuit module IP2 in the R standby mode. In the present invention, the circuit modules included in the region 1AE1 are collectively arranged, and the circuit modules included in the region 2AE2 are collectively arranged. By arranging in this way, the power switches SW1 and SW2 can be provided in common for a plurality of circuit modules, so that the area can be reduced.
システムLSIがRスタンバイモードに遷移すると、電源スイッチSW1は、オフ状態とされ、電源スイッチSW2は、オン状態とされる。従って、CPU、周辺モジュールIP1,IP2、クロック発生回路CPGに対する電流の供給は遮断されるため消費電流を低減できる。 When the system LSI shifts to the R standby mode, the power switch SW1 is turned off and the power switch SW2 is turned on. Accordingly, the supply of current to the CPU, the peripheral modules IP1, IP2, and the clock generation circuit CPG is cut off, so that current consumption can be reduced.
Rスタンバイモードに遷移する場合には、システムLSIの内部情報をURAM又はバックアップレジスタBUREGに退避させる。その後、電源スイッチ制御信号SW1−Cにより電源スイッチSW1をオフ状態とし、第1領域AE1に含まれる各回路モジュールへの電流の供給を停止する。電源スイッチSW2は、オン状態とされる。従って、第2領域AE2に含まれる回路モジュールには電流が供給されるため退避されたシステムLSIの内部情報は保持されることになり、外部からの割込み要求によりURAMやバックアップレジスタBUREGに保持された情報をCPU,IP1,IP2に復帰させることで、スタンバイモードからの復帰時に割り込み処理を行うことが可能となる。割り込み要求があった場合は、スタンバイ制御回路STBYCにより、電源スイッチSW1をオン状態とし、第1領域AE1へ電流を供給後、退避したシステムLSIの内部情報をCPUやIP1,IP2へ復帰させることにより行われる。この動作は、OS等のソフトウェアの立ち上げを行うリセット処理に比べて短時間で行われるので、Uスタンバイモードに比べて高速に復帰することが可能となる。なお、システムLSIの内部情報は、外部メモリに退避してもよい。 When transitioning to the R standby mode, the internal information of the system LSI is saved in the URAM or the backup register BUREG. Thereafter, the power switch SW1 is turned off by the power switch control signal SW1-C, and supply of current to each circuit module included in the first area AE1 is stopped. The power switch SW2 is turned on. Therefore, since current is supplied to the circuit modules included in the second area AE2, the saved internal information of the system LSI is held, and is held in the URAM and the backup register BUREG by an external interrupt request. By returning the information to the CPU, IP1, and IP2, it becomes possible to perform interrupt processing when returning from the standby mode. When there is an interrupt request, the standby control circuit STBYC turns on the power switch SW1, supplies current to the first area AE1, and then returns the saved internal information of the system LSI to the CPU, IP1, and IP2. Done. Since this operation is performed in a shorter time compared to the reset process for starting up the software such as the OS, it is possible to return faster than in the U standby mode. Note that the internal information of the system LSI may be saved in an external memory.
即ち、本願発明の一つの特徴は、Rスタンバイモードに遷移した際に、CPUや周辺回路モジュールIP1,IP2への電流の供給を遮断し、URAM又はバックアップレジスタBUREG等の情報保持回路への電流の供給を継続することが可能となるように領域分けをすることにある。これにより、Rスタンバイモードから高速に復帰するために必要な情報を保持することが可能となる。 That is, one feature of the present invention is that, when the R standby mode is entered, the current supply to the CPU and the peripheral circuit modules IP1 and IP2 is cut off, and the current to the information holding circuit such as the URAM or the backup register BUREG is reduced. The purpose is to divide the area so that the supply can be continued. This makes it possible to retain information necessary for returning from the R standby mode at high speed.
また、別の観点から考えると、CPUや周辺回路モジュールIP1,IP2に対して電流の供給を遮断されることにより内部状態を示すレジスタの値が破壊されているにも関わらず、復帰時に割り込み処理が可能であることである。これにより、低消費電流のスタンバイモードを実現しながらもOS等のソフトウェアの立ち上げを行わずに済むため高速に復帰することが可能となる。 From another point of view, interrupt processing is performed at the time of return even though the value of the register indicating the internal state is destroyed by cutting off the current supply to the CPU and the peripheral circuit modules IP1 and IP2. Is possible. As a result, it is possible to recover at high speed because it is not necessary to start up software such as an OS while realizing a standby mode with low current consumption.
また、本実施例では、他の低電流モード、例えばソフトウェアスタンバイモードやUスタンバイモードも採用することが可能であり、システムLSIの使用状態により柔軟に低電流モードを設定することが可能である。ソフトウェアスタンバイモードでは、電源スイッチSW1,SW2ともオン状態とし、CPUや周辺回路モジュールIP1,IP2には電流が供給されたまま、内部クロック信号ICLKの供給が停止され、回路動作が停止する。これにより回路動作は停止されるため動作電流が低減される。次に、Uスタンバイモードでは、電源スイッチSW1,SW2の両方がオフ状態とされ、回路動作が停止すると共に電流の供給も遮断される。従って、回路動作に伴う消費電流のほかに漏れ電流による消費電流も低減することができる。 In the present embodiment, other low current modes such as a software standby mode and a U standby mode can be adopted, and the low current mode can be set flexibly depending on the use state of the system LSI. In the software standby mode, both the power switches SW1 and SW2 are turned on, the supply of the internal clock signal ICLK is stopped while the current is supplied to the CPU and the peripheral circuit modules IP1 and IP2, and the circuit operation is stopped. As a result, the circuit operation is stopped and the operating current is reduced. Next, in the U standby mode, both the power switches SW1 and SW2 are turned off, the circuit operation is stopped, and the supply of current is cut off. Therefore, current consumption due to leakage current can be reduced in addition to current consumption due to circuit operation.
なお、本発明の方式は、プロセッサCPUや周辺回路モジュールIP1,IP2の種類、個数、電源領域の数によって制限されず、ここに示した以外の構成でも実施できる。例えば、本実施例では低電流モードとしてソフトウェアスタンバイモード、Uスタンバイモード、Rスタンバイモードを有する構成としたため電源領域を3つに分けたが、Uスタンバイモードを省略することも可能である。この場合、第2領域AE2と第3領域AE3を一つとし、常に通電する構成としてもよい。この場合でも、スタンバイモードからの高速復帰と低電流の両立を実現することが可能である。また、本実施例ではシステムLSI内部におかれたスイッチによる電源遮断を行うが、システムLSIの外部に置かれた電源制御回路により電源を遮断する構成を取ることも可能である。 The system of the present invention is not limited by the type and number of processor CPUs and peripheral circuit modules IP1 and IP2, and the number of power supply areas, and can be implemented by configurations other than those shown here. For example, in the present embodiment, the power supply region is divided into three because the software standby mode, the U standby mode, and the R standby mode are provided as the low current mode, but the U standby mode may be omitted. In this case, the second area AE2 and the third area AE3 may be one, and the power may be always supplied. Even in this case, it is possible to realize both a high-speed recovery from the standby mode and a low current. In this embodiment, the power is shut off by a switch placed inside the system LSI, but it is also possible to adopt a configuration in which the power is shut off by a power control circuit placed outside the system LSI.
図2は、図1のように領域分けをした場合のレイアウトについて説明するためのものであり、図1で示した領域1AE1のレイアウト配置例を示している。RUSRは領域AE1に含まれる各回路モジュールを構成しているMOSトランジスタを配置する領域である。RPWR1、RPWR2、RPWR3、RPWR4、RPWR5、RPWR6、RPWR7、RPWR8で構成されるリング状の領域は、電源線VDD、接地線VSS、仮想接地線VSSMなどの電源幹線が、比較的太い配線幅の配線で周回して配置されており、電源リングを形成している。これにより、各回路モジュールを構成しているMOSトランジスタに供給される電源線、接地線、仮想接地線を低抵抗化している。上記の電源スイッチSW1は、接地線及び仮想接地線の間に接続され、各回路モジュールへの電流供給は、仮想接地線VSSMを介して行われる。なお、ここでは領域1AE1のみを説明するが領域2AE2についても同様に構成される。また、本実施例では、接地線と仮想接地線の間に電源スイッチSW1を配置したが、仮想電源線を設け、電源線VDDと上記の仮想電源線の間に電源SW1を設けてもよい。この場合、接地線と仮想接地線の間に電源スイッチSW1を設けても、設けなくてもよい。 FIG. 2 is a diagram for explaining the layout when the areas are divided as shown in FIG. 1, and shows a layout arrangement example of the area 1AE1 shown in FIG. RUSR is an area where MOS transistors constituting each circuit module included in area AE1 are arranged. The ring-shaped area consisting of RPWR1, RPWR2, RPWR3, RPWR4, RPWR5, RPWR6, RPWR7, and RPWR8 has a relatively thick wiring width for power trunks such as power line VDD, ground line VSS, and virtual ground line VSSM The power ring is formed around the circuit. Thereby, the resistance of the power supply line, the ground line, and the virtual ground line supplied to the MOS transistors constituting each circuit module is reduced. The power switch SW1 is connected between the ground line and the virtual ground line, and current supply to each circuit module is performed via the virtual ground line VSSM. Although only the region 1AE1 will be described here, the region 2AE2 is configured similarly. In this embodiment, the power switch SW1 is disposed between the ground line and the virtual ground line. However, a virtual power line may be provided, and the power source SW1 may be disposed between the power line VDD and the virtual power line. In this case, the power switch SW1 may or may not be provided between the ground line and the virtual ground line.
電源スイッチSW1は上記電源リングの四辺の領域(RPWR2、RPWR4、RPWR6、RPWR8)に配置することが望ましい。特に電源スイッチSW1は、領域RPWR4, RPWR8に配置することが望ましい。図3に示すように、各回路モジュールに電源、接地を供給する電源線VDD105(M1)、仮想接地線VSSM105(M1)は、横方向に延伸している。そのため、領域RPWR4, RPWR8に電源スイッチSW1を配置することにより、配線抵抗の影響を小さくできる。一方、電源スイッチSW1を領域RPWR2, RPWR6に配置する場合には、領域RPWR4, RPWR8に配置される電源線VDD、接地線VSSの配線抵抗の影響が大きくなる。そのため、領域RPWR4, RPWR8に電源スイッチSW1を優先的に配置し、さらに電源スイッチSW1のオン抵抗の影響を減らしたい場合にさらに領域RPWR2, RPWR6にも電源スイッチSW1を配置することが望ましい。 The power switch SW1 is preferably disposed in the four side regions (RPWR2, RPWR4, RPWR6, RPWR8) of the power ring. In particular, the power switch SW1 is preferably arranged in the regions RPWR4 and RPWR8. As shown in FIG. 3, the power supply line VDD105 (M1) and the virtual ground line VSSM105 (M1) for supplying power and ground to each circuit module extend in the lateral direction. Therefore, the influence of the wiring resistance can be reduced by arranging the power switch SW1 in the regions RPWR4 and RPWR8. On the other hand, when the power switch SW1 is arranged in the regions RPWR2 and RPWR6, the influence of the wiring resistances of the power supply line VDD and the ground line VSS arranged in the regions RPWR4 and RPWR8 is increased. Therefore, when the power switch SW1 is preferentially arranged in the regions RPWR4 and RPWR8, and it is desired to further reduce the influence of the on-resistance of the power switch SW1, it is desirable to further arrange the power switch SW1 in the regions RPWR2 and RPWR6.
図3は、図2のR14の部分について、より具体的な電源線VDD、接地線VSS、仮想接地線VSSMのレイアウトを図示したものである。VDD100〜VDD110は電源線、VSS101〜VSS103およびVSS107〜VSS113は接地線、VSSM101〜VSSM107は仮想接地線を示している。SIG100は縦方向に電源リングを横断する配線を代表して一本だけ示したものであり、SIG101は横方向に電源リングを横断する配線を代表して一本だけ示したものである。図3で各記号の後の括弧内に記述しているM1〜M4の記号は、その配線を設置するために使用した配線層名を示している。複数記述されている場合には、それらの複数の配線層で配線されていることを示している。M4はM3よりも、M3はM2よりも、M2はM1よりも半導体基板から見て上層の配線層である。また、×印入りの四角印の記号は各配線層を接続するためのビア(VIA)を示している。RPWRで示している部分が電源リング領域であり、RUSRで示している部分が各回路モジュールを構成しているMOSトランジスタを配置する領域である。 FIG. 3 shows a more specific layout of the power supply line VDD, the ground line VSS, and the virtual ground line VSSM for the portion R14 in FIG. VDD100 to VDD110 are power supply lines, VSS101 to VSS103 and VSS107 to VSS113 are ground lines, and VSSM101 to VSSM107 are virtual ground lines. SIG100 shows only one wiring representative of the wiring crossing the power supply ring in the vertical direction, and SIG101 shows only one wiring representative of the wiring crossing the power supply ring in the horizontal direction. In FIG. 3, symbols M1 to M4 described in parentheses after each symbol indicate the name of the wiring layer used to install the wiring. When a plurality of descriptions are described, it indicates that the wiring is performed by the plurality of wiring layers. M4 is an upper wiring layer as viewed from the semiconductor substrate than M3, M3 is higher than M2, and M2 is higher than M1. In addition, square symbols with X marks indicate vias (VIA) for connecting the wiring layers. A portion indicated by RPWR is a power supply ring region, and a portion indicated by RUSR is a region where MOS transistors constituting each circuit module are arranged.
電源リングは半導体基板より比較的上層の配線層M2乃至M4によって、VDD101〜VDD103、VSS101〜VSS103、VSSM101〜VSSM103、VSS111〜VSS113によって構成されている。半導体基板より比較的上層の配線層は下層の配線層と比較してピッチを広くすることができるために配線層厚さを厚くでき、シート抵抗を小さくできて低抵抗な配線が実現できる。電源リングにこのような低抵抗な配線を用いることで、電源リングを低抵抗に形成することができ、いわゆる電圧ドロップを小さく抑えることができる。 The power supply ring is composed of VDD101 to VDD103, VSS101 to VSS103, VSSM101 to VSSM103, and VSS111 to VSS113 by wiring layers M2 to M4 that are relatively higher than the semiconductor substrate. Since the wiring layer relatively higher than the semiconductor substrate can have a wider pitch than the lower wiring layer, the wiring layer thickness can be increased, the sheet resistance can be reduced, and a low resistance wiring can be realized. By using such a low-resistance wiring for the power supply ring, the power supply ring can be formed with a low resistance, and so-called voltage drop can be suppressed small.
図3では、上記電源リングを縦方向にシャントする縦方向電源幹線RPWRVを、VDD106およびVSSM106によって形成している。また、電源リングを横方向にシャントする横方向電源幹線RPWRHを、VDD107、VSS107、VSSM107によって形成している。これらにより、さらに電源リングを低抵抗化できる。ここでは縦方向電源幹線RPWRVの横方向の配置間隔および、横方向電源幹線RPWRHの縦方向の配置間隔は特に限定しないが、縦方向電源幹線RPWRVには比較的下層のM2配線層を用いているため、あまり多くの縦方向電源幹線RPWRVを配置すると、回路モジュールを構成しているMOSトランジスタの信号線配線のためのチャネルを少なくしてしまうことになる。したがって、例えば約100μmおきに配置するのが適当である。一方、横方向電源幹線RPWRHには比較的上層のM4配線層を用いているため上記信号線配線のためのチャネルを少なくすることは少ない。そのため、多くの数の横方向電源幹線RPWRHを配置できる。 In FIG. 3, a vertical power supply trunk line RPWRV that shunts the power supply ring in the vertical direction is formed by VDD 106 and VSSM 106. Further, a lateral power supply main line RPWRH that shunts the power supply ring in the lateral direction is formed by VDD 107, VSS 107, and VSSM 107. As a result, the resistance of the power supply ring can be further reduced. Here, the horizontal arrangement interval of the vertical power supply trunk line RPWRV and the vertical arrangement interval of the horizontal power supply trunk line RPWRH are not particularly limited, but a relatively lower M2 wiring layer is used for the vertical power supply trunk line RPWRV. Therefore, if too many vertical power supply main lines RPWRV are arranged, the number of channels for the signal line wiring of the MOS transistors constituting the circuit module is reduced. Therefore, for example, it is appropriate to arrange them at intervals of about 100 μm. On the other hand, since the M4 wiring layer which is a relatively upper layer is used for the lateral power supply main line RPWRH, the number of channels for the signal line wiring is rarely reduced. Therefore, a large number of horizontal power supply trunks RPWRH can be arranged.
上記電源リングから各回路モジュールを構成しているMOSトランジスタへの電源供給線RIPはM1配線層を用いて、VDD105およびVSSM105によって行っている。なお、各回路モジュールを構成しているMOSトランジスタの信号線を配線するためのチャネルは、主にM1〜M3の配線層を用いる。同様な理由で、電源リングの四隅の領域には、電源線、接地線にはM4の配線層を用いてそれより下層の配線を用いていない。 The power supply line RIP from the power ring to the MOS transistors constituting each circuit module is performed by VDD 105 and VSSM 105 using the M1 wiring layer. A channel for wiring the signal lines of the MOS transistors constituting each circuit module mainly uses M1 to M3 wiring layers. For the same reason, an M4 wiring layer is used for the power supply line and the grounding line in the four corner regions of the power supply ring, and no lower layer wiring is used.
簡単のために、VDD100とVDD103を電気的に接続するための配線VDD108は一本だけが図示されているが、実際にはある間隔で多数配置して低抵抗に接続するのが適当である。また、VDD108のごとくVDD100とVDD101を縦方向に直接電気的に接続する配線が図示されていないが、M2配線層を用いてVDD108と同様に配置することが望ましい。また、簡単のために、VSS103とVSS113を電気的に接続するための配線VSS108は一本だけが図示されているが、実際にはある間隔で多数配置して低抵抗に接続するのが適当である。また、VSS108のごとくVSS101とVSS111を縦方向に直接電気的に接続する配線が図示されていないが、M3配線層を用いてVSS108と同様に配置することが望ましい。 For simplicity, only one wiring VDD108 for electrically connecting VDD100 and VDD103 is shown in the figure, but it is actually appropriate to arrange a large number of wirings at a certain interval and connect them to a low resistance. Further, although wiring for directly electrically connecting VDD100 and VDD101 in the vertical direction as in VDD108 is not shown in the figure, it is desirable to arrange them in the same manner as VDD108 using an M2 wiring layer. For simplicity, only one wiring VSS108 for electrically connecting VSS103 and VSS113 is shown, but in practice it is appropriate to arrange a large number of wirings at a certain interval and connect them to a low resistance. is there. Further, although wiring for directly electrically connecting VSS 101 and VSS 111 in the vertical direction as in VSS 108 is not shown, it is desirable to arrange them in the same manner as VSS 108 using an M3 wiring layer.
上記レイアウトにより、配線層を効率良く使用して、各回路モジュールへの低インピーダンスな電源供給が可能になる。なお、図3は配線層が4層ある場合の構成例であるが、より多くの配線層がある場合には、図3の構成図でさらにその配線層を用いて電源リングをさらに低抵抗に構成することができる。その配線層の具体的な使用方法は限定しないが、最上層の配線層(図3の場合M4)と最下層の配線層(図3の場合M1)を用いて電源リング外部から電源リングへの電源および接地の供給を行うのが適当である。また、横方向電源幹線RPWRHは最上位層の配線層(図3の場合M4)を用いて実現した方がよい。各回路モジュールを構成しているMOSトランジスタの信号線を配線するためのチャネルを多く取れるためである。 With the layout described above, it is possible to supply power to each circuit module with low impedance by efficiently using the wiring layer. Note that FIG. 3 shows a configuration example in which there are four wiring layers. However, if there are more wiring layers, the power supply ring can be further reduced in resistance by using the wiring layers in the configuration diagram of FIG. Can be configured. Although the specific usage method of the wiring layer is not limited, the uppermost wiring layer (M4 in FIG. 3) and the lowermost wiring layer (M1 in FIG. 3) are used to connect the power supply ring from the outside of the power supply ring. It is appropriate to supply power and ground. Further, the lateral power supply main line RPWRH is preferably realized by using the uppermost wiring layer (M4 in FIG. 3). This is because many channels for wiring the signal lines of the MOS transistors constituting each circuit module can be obtained.
図4は、上記低電流モードへの遷移・復帰を制御するためのスタンバイ制御回路STBYCの構成を示している。スタンバイ制御回路STBYCには、内部レジスタの読み書きを行うためシステムバスSYSBUSが接続され、割り込み要求信号IRQ、リセット信号RST、クロック信号RCLKが入力される。スタンバイ制御回路STBYCの出力は、バックアップレジスタライトイネーブル信号BU−WE、Rスタンバイモードからの復帰後にCPUへ割り込みを通知する割り込み信号INTR、リセット後のCPU実行開始アドレスRST−VEC、第1領域AE1のリセット信号RST1と電源スイッチSW1の制御信号SW1−C、第2領域AE2のリセット信号RST2と電源スイッチSW2の制御信号SW2−Cである。なお、図1において割り込み信号INTRがCPUに直接接続されているが、割り込みコントローラ等を介してCPUと接続してもよい。 FIG. 4 shows the configuration of the standby control circuit STBYC for controlling the transition / return to the low current mode. The standby control circuit STBYC is connected to the system bus SYSBUS for reading and writing the internal register, and receives an interrupt request signal IRQ, a reset signal RST, and a clock signal RCLK. The output of the standby control circuit STBYC is a backup register write enable signal BU-WE, an interrupt signal INTR for notifying the CPU after returning from the R standby mode, a CPU execution start address RST-VEC after reset, and the first area AE1. The reset signal RST1 and the control signal SW1-C of the power switch SW1, and the reset signal RST2 of the second area AE2 and the control signal SW2-C of the power switch SW2. Although the interrupt signal INTR is directly connected to the CPU in FIG. 1, it may be connected to the CPU via an interrupt controller or the like.
スタンバイ制御回路STBYCは、システムバスSYSBUSから読み書きできるレジスタとしてスタンバイモード制御レジスタSTBCRとブートアドレスレジスタBARを持つ。システムバスSYSBUSからの読み書き操作はデコーダDECにより制御する。スタンバイモード制御レジスタSTBCRは現在のスタンバイモードに対応する値を保持する。また、スタンバイモード制御レジスタSTBCRへのシステムバスSYSBUSからの書き込みが対応する各低電流モードへの遷移要求となる。本実施例におけるスタンバイ制御回路STBYCは、ソフトウェアスタンバイモード、Uスタンバイモード、Rスタンバイモードへの遷移又はこれらのモードからの復帰を制御するように構成されているが、ソフトウェアスタンバイモードへの遷移または復帰は、CPUがCPGに直接クロック停止を指示することでも可能である。 The standby control circuit STBYC has a standby mode control register STBCR and a boot address register BAR as registers that can be read and written from the system bus SYSBUS. Read / write operations from the system bus SYSBUS are controlled by the decoder DEC. The standby mode control register STBCR holds a value corresponding to the current standby mode. Further, a write request from the system bus SYSBUS to the standby mode control register STBCR is a request for transition to each low current mode. The standby control circuit STBYC in the present embodiment is configured to control the transition to the software standby mode, the U standby mode, and the R standby mode, or the return from these modes. The CPU can also directly instruct the CPG to stop the clock.
ブートアドレスレジスタBARは、Rスタンバイモードから復帰し、リセットを解除した際、CPUが最初に実行する命令のアドレスを保持する。なお、本実施例では、Rスタンバイモードへの遷移要求をスタンバイモード制御レジスタSTBCRへの書き込みにより与えるが、スリープ命令やスタンバイ命令などの専用命令の利用やスタンバイモード制御レジスタSTBCRと専用命令との組み合わせにより遷移を要求することも可能である。その場合、CPUがスタンバイ制御回路STBYCに遷移要求を図示しないスリープ要求応答線を介して伝えることで実現可能である。 The boot address register BAR holds the address of an instruction that is first executed by the CPU when returning from the R standby mode and releasing the reset. In this embodiment, a request for transition to the R standby mode is given by writing to the standby mode control register STBCR, but a dedicated instruction such as a sleep instruction or a standby instruction is used, or a combination of the standby mode control register STBCR and the dedicated instruction. It is also possible to request a transition by In that case, it is possible for the CPU to transmit a transition request to the standby control circuit STBYC via a sleep request response line (not shown).
スタンバイ制御回路STBYCに含まれる同期化回路SYNCはチップ外部からの割り込み要求IRQを外部クロック信号RCLKに同期化する。電流モード制御順序回路STBYC−FSMはスタンバイモードの遷移・復帰の必要性を判別し、必要ならば遷移・復帰のシーケンスを出力する。入力はスタンバイモードレジスタSTBCRの値、割り込み要求IRQ、遷移・復帰時のシーケンスの中でどのステップを実行しているかを示す状態保持レジスタSTATE、出力はスタンバイ制御回路STBYCの出力と、現在Rスタンバイモードかどうかを示すRスタンバイモード信号RSTBY−MODEである。 The synchronization circuit SYNC included in the standby control circuit STBYC synchronizes the interrupt request IRQ from the outside of the chip with the external clock signal RCLK. The current mode control sequential circuit STBYC-FSM determines the necessity for transition / return to the standby mode, and outputs a transition / return sequence if necessary. The input is the value of the standby mode register STBCR, the interrupt request IRQ, the state holding register STATE indicating which step is being executed in the sequence at transition / return, the output is the output of the standby control circuit STBYC, and the current R standby mode R standby mode signal RSTBY-MODE indicating whether or not.
外部からの割り込み要求信号IRQを受けてRスタンバイモードから復帰する際には、URAMや外部メモリに退避された情報をCPU等の領域1AE1にある各回路モジュールに戻した後に当該割り込み要求信号IRQに対応した割り込み処理を行う必要がある。この処理は、所定の命令を実行することにより行われる。即ち、Rスタンバイモードから復帰する際には、最初に実行すべき命令が格納されているメモリのアドレスを保持しておく必要がある。そこで、本願発明では、Rスタンバイモードから復帰する際に最初に実行する命令を格納しているメモリのアドレスを保持するためのブートアドレスレジスタBARを設け、Rスタンバイモードに遷移する際にブートアドレスレジスタBARに実行開始アドレスを設定する構成としている。ここで、Rスタンバイモードから復帰する際の実行開始アドレスは、常に同じにすることも可能なため、ハードワイヤードで構成し、Rスタンバイモードへの遷移時の実行アドレスの設定を省略することも可能である。しかし、本実施例では、ブートアドレスレジスタBARを設けることで、ソフトウェア作成者が上記の実行開始アドレスを自由に設定することを可能とし、Rスタンバイモード復帰時に必要なプログラムをメモリ空間の任意の位置に配置することが可能としている。 When returning from the R standby mode in response to an external interrupt request signal IRQ, the information saved in the URAM or the external memory is returned to each circuit module in the area 1AE1 such as the CPU, and then the interrupt request signal IRQ is changed to the interrupt request signal IRQ. It is necessary to perform corresponding interrupt processing. This process is performed by executing a predetermined instruction. That is, when returning from the R standby mode, it is necessary to hold the address of the memory storing the instruction to be executed first. Therefore, in the present invention, a boot address register BAR is provided for holding an address of a memory storing an instruction to be executed first when returning from the R standby mode, and the boot address register is set when transitioning to the R standby mode. The execution start address is set in the BAR. Here, since the execution start address when returning from the R standby mode can always be the same, it can be configured in a hard-wired manner and the setting of the execution address at the time of transition to the R standby mode can be omitted. It is. However, in the present embodiment, by providing the boot address register BAR, the software creator can freely set the above execution start address, and the program necessary for returning to the R standby mode can be set at an arbitrary position in the memory space. It is possible to arrange in.
それに対し、Uスタンバイモードからの復帰は、常にリセット処理であるためブートアドレスINIT−VECが最初に実行される。本願発明では、セレクタSEL1を設け、電流モード制御順序回路STBYC−FSMよりRスタンバイモード信号RSTBY−MODEを出力し、RST−VECをBARと通常リセット時のブートアドレスINIT−VECのどちらにするかを選択する構成を採用している。これにより、Uスタンバイモードから復帰するためにリセット処理をする際には、ブートアドレスINIT−VECを出力し、Rスタンバイモードからの復帰時だけ、ブートアドレスレジスタBARに保持されるアドレスから命令を実行する機能が実現される。なお、ソフトウェアスタンバイからの復帰は、内部クロック信号を供給開始した後、通常動作モード時の割り込み処理と同様に割込み要求IRQの種類に対応したアドレスから命令が読み出される。 On the other hand, since the return from the U standby mode is always a reset process, the boot address INIT-VEC is executed first. In the present invention, the selector SEL1 is provided, the R standby mode signal RSTBY-MODE is output from the current mode control sequential circuit STBYC-FSM, and RST-VEC is set to either BAR or the boot address INIT-VEC at normal reset. The configuration to be selected is adopted. As a result, when reset processing is performed to return from the U standby mode, the boot address INIT-VEC is output, and an instruction is executed from the address held in the boot address register BAR only when returning from the R standby mode. Function is realized. To return from software standby, after starting to supply an internal clock signal, an instruction is read from an address corresponding to the type of interrupt request IRQ in the same manner as interrupt processing in the normal operation mode.
また、本実施例では、Rスタンバイモード又はUスタンバイモードから復帰する際の実行開始アドレスをスタンバイ制御回路STBYCで決定し、CPUに入力する構成を取っているが、CPUに復帰後の実行開始アドレスを保持するレジスタを設け、このレジスタをバックアップレジスタBUREGを使用してハードウェアで退避回復する構成を取ることも可能である。 In this embodiment, the execution start address when returning from the R standby mode or the U standby mode is determined by the standby control circuit STBYC and input to the CPU. However, the execution start address after returning to the CPU is used. It is also possible to adopt a configuration in which a register for storing the data is provided and this register is saved and recovered by hardware using the backup register BUREG.
図5は、スタンバイ制御回路STBYCの別の実施例である。図4と異なる点は、複数の割込み要求信号が並列に入力された際に、どの割り込み要求を優先的に受け付けるかを決定するための優先順位判定回路MAPRIを設け、複数の割込み要求に対応できるようにした点である。即ち、図4では、Rスタンバイモード又はUスタンバイモードからの復帰は、一つの割り込み要求信号IRQのみに対応していたのに対して、本実施例では、複数の割り込み要求から復帰することが可能となる。また、本実施例では、マスクレジスタIMREGを設けている。各スタンバイモードへの遷移する際にマスクする割込み要求をマスクレジスタIMREGに設定することにより、遷移したスタンバイモード毎に受け付ける割込み要求を変更することができ、組み込まれたシステムに柔軟に対応することが可能となる。なお、図5では、省略したが、図4と同様にブートアドレスレジスタBAR及びスタンバイモード制御レジスタSTBCRは、システムバスSYSBUSを介してリード・ライトが可能である。また、マスクレジスタIMREGも同様にシステムバスSYSBUSを介してリード・ライト可能である。 FIG. 5 shows another embodiment of the standby control circuit STBYC. The difference from FIG. 4 is that when a plurality of interrupt request signals are input in parallel, a priority determination circuit MAPPRI for determining which interrupt request is preferentially accepted can be provided to handle a plurality of interrupt requests. This is the point. In other words, in FIG. 4, the return from the R standby mode or the U standby mode corresponds to only one interrupt request signal IRQ, but in this embodiment, it is possible to return from a plurality of interrupt requests. It becomes. In this embodiment, a mask register IMREG is provided. By setting an interrupt request to be masked at the time of transition to each standby mode in the mask register IMREG, it is possible to change the interrupt request accepted for each transitioned standby mode, and flexibly cope with an embedded system. It becomes possible. Although omitted in FIG. 5, the boot address register BAR and the standby mode control register STBCR can be read / written via the system bus SYSBUS as in FIG. Similarly, the mask register IMREG can be read / written via the system bus SYSBUS.
図6はRスタンバイモードに遷移する際の状態保存を行うバックアップレジスタBUREGの構成を示している。バックアップレジスタBUREGは第2領域AE2にあり、Rスタンバイモード中でも通電され、値を保持する。一方、周辺回路モジュールIP2のレジスタREG2は第1領域AE1にあるため、Rスタンバイモード中には電源が遮断され、値が破壊される。Rスタンバイモードから復帰する際にCPUのリセットが解除されるとブートアドレスレジスタBARのアドレスから命令フェッチが開始される。そのため、CPUが命令をフェッチするのに必要となる周辺回路モジュールIP2やシステムLSIが持つピンの状態を決定するモジュールの設定レジスタは、ハードウェアで退避、回復する。このような周辺回路モジュールとしては、クロック生成回路やバスコントローラ、メモリコントローラ、割り込みコントローラ、ピン機能コントローラなどがある。また、ソフトウェアでは読み書きできないレジスタについても、CPUが命令フェッチを行うために必要であればハードウェアによる退避、回復が必要である。 FIG. 6 shows the configuration of the backup register BUREG that saves the state when transitioning to the R standby mode. The backup register BUREG is in the second area AE2 and is energized even in the R standby mode and holds the value. On the other hand, since the register REG2 of the peripheral circuit module IP2 is in the first area AE1, the power is cut off during the R standby mode, and the value is destroyed. When the reset of the CPU is released when returning from the R standby mode, the instruction fetch is started from the address of the boot address register BAR. For this reason, the setting registers of the modules that determine the pin states of the peripheral circuit module IP2 and the system LSI necessary for the CPU to fetch instructions are saved and restored by hardware. Examples of such peripheral circuit modules include a clock generation circuit, a bus controller, a memory controller, an interrupt controller, and a pin function controller. Also, registers that cannot be read / written by software need to be saved and restored by hardware if necessary for the CPU to fetch instructions.
バックアップレジスタBUREG中の保持ラッチHOLDはREGの値を保存するラッチであり、BU−WEの立ち上がりで値を記憶する。ゲートG1は第1領域AE1の電源遮断時にREGが出力する不定値をマスクする。本実施例では、第1領域AE1の電源遮断時に第1領域AE1のリセット信号RST1が1に固定されることを利用して不定値をマスクしている。なお、レジスタが出力する不定値をマスクすることができるならば、この部分は自由に構成できる。 The holding latch HOLD in the backup register BUREG is a latch that stores the value of REG, and stores the value at the rise of BU-WE. The gate G1 masks an indeterminate value output by the REG when the first region AE1 is powered off. In this embodiment, the indeterminate value is masked by utilizing the fact that the reset signal RST1 of the first area AE1 is fixed to 1 when the power of the first area AE1 is shut off. If the indefinite value output from the register can be masked, this part can be freely configured.
一方、周辺回路モジュールIP2のレジスタREG2では、レジスタREGの入力にセレクタSEL2,SEL3が挿入してあり、レジスタREGへの書き込み値を通常動作時の値NORMV、電源遮断直前の値HOLDV、リセット時の初期値INITVから選択する。セレクタSEL2,SEL3の選択信号には第1領域のリセット信号RST1と第2領域のリセット信号RST2を用いている。まず、第1領域のリセット信号RST1が0の場合、周辺回路モジュールIP2の含まれる第1領域AE1は通常動作しているため、セレクタSEL2がNORMVをREGに書き込む値として選ぶ。次に、第1領域AE1のリセット信号RST1が1で第2領域のリセット信号RST2が0の場合、Rスタンバイモード中であるため、REGに書き込む値としてHOLDVを選択する。リセット信号RST1、RST2が共に1の場合、第1領域AE1、第2領域AE2共に初期化中であるため、REGに書き込む値としてINITVが選択される。なお、本実施例では、リセット信号を利用してセレクタを制御しているが、スタンバイ制御回路STBYCから選択信号を出力することもできる。このようにバックアップレジスタを構成することによりRスタンバイモードへの遷移又はRスタンバイモードからの復帰時のレジスタの退避・復帰を高速に実現することができる。また、ソフトウェアによる読み出しが不可能なレジスタに保持される情報もバックアップレジスタBUREGに退避可能となる。なお、本実施例では、命令をフェッチする際に必要となるIP2のレジスタのみバックアップレジスタBUREGに退避する構成としたが、命令をフェッチする際に必要とならないIP1のレジスタもバックアップレジスタBUREGに退避しても構わない。その場合、面積が大きくなるが、URAMや外部メモリへのソフトウェアによる退避・復帰が必要でなくなるため高速動作が可能となる。 On the other hand, in the register REG2 of the peripheral circuit module IP2, the selectors SEL2 and SEL3 are inserted at the input of the register REG, and the value written to the register REG is the value NORMV at the normal operation, the value HOLDV just before the power is shut off, Select from the initial value INITV. As selection signals for the selectors SEL2 and SEL3, the reset signal RST1 in the first region and the reset signal RST2 in the second region are used. First, when the reset signal RST1 in the first area is 0, the first area AE1 including the peripheral circuit module IP2 is operating normally, so the selector SEL2 selects NORMV as a value to be written in the REG. Next, when the reset signal RST1 of the first area AE1 is 1 and the reset signal RST2 of the second area is 0, since the R standby mode is in effect, HOLDV is selected as a value to be written to the REG. When the reset signals RST1 and RST2 are both 1, both the first area AE1 and the second area AE2 are being initialized, so INITV is selected as a value to be written to the REG. In this embodiment, the selector is controlled using the reset signal, but the selection signal can also be output from the standby control circuit STBYC. By configuring the backup register in this way, it is possible to achieve register saving / returning at a high speed when transitioning to the R standby mode or returning from the R standby mode. Also, information held in a register that cannot be read by software can be saved in the backup register BUREG. In this embodiment, only the IP2 register necessary for fetching the instruction is saved in the backup register BUREG. However, the IP1 register not required for fetching the instruction is also saved in the backup register BUREG. It doesn't matter. In this case, the area is increased, but it is not necessary to save / restore the software to / from the URAM or the external memory, so that high speed operation is possible.
図7と図8はRスタンバイモードへの遷移と通常動作への復帰のシーケンスを示している。まず、図7は通常動作状態(NORMAL)からRスタンバイモードRSTBYに遷移するシーケンスである。サイクル1−1においてシステムバスからスタンバイモード制御レジスタSTBCRにRスタンバイモードを意味する値RSTBYが書き込まれる。スタンバイ制御回路は、STBYCは1−2においてその値を読み、サイクル1−3においてバックアップライトイネーブル信号BU−WEを1にして、周辺回路モジュールIP2のレジスタREG2の値をバックアップレジスタBUREGに保存する。その結果、サイクル1−3で保持ラッチの値HOLDVがRスタンバイモード遷移前の周辺回路モジュールIP2のレジスタREG2の値となる。次に、サイクル1−4においてRスタンバイモード信号RSTBY−MODEと第1領域のリセット信号RST1が1となるので、第1領域AE1にあるモジュールはリセットされ停止する。その後、サイクル1−5で電源スイッチSW1の制御信号SW1−Cが0となり、第1領域AE1の電源が遮断され、遷移が完了する。 7 and 8 show a sequence of transition to the R standby mode and return to normal operation. First, FIG. 7 shows a sequence of transition from the normal operation state (NORMAL) to the R standby mode RSTBY. In cycle 1-1, a value RSTBY indicating R standby mode is written from the system bus to the standby mode control register STBCR. The standby control circuit reads the value of STBYC in 1-2, sets the backup write enable signal BU-WE to 1 in cycle 1-3, and stores the value of the register REG2 of the peripheral circuit module IP2 in the backup register BUREG. As a result, in cycle 1-3, the value HOLDV of the holding latch becomes the value of the register REG2 of the peripheral circuit module IP2 before the transition to the R standby mode. Next, since the R standby mode signal RSTBY-MODE and the reset signal RST1 in the first area become 1 in cycle 1-4, the modules in the first area AE1 are reset and stopped. Thereafter, in cycle 1-5, the control signal SW1-C of the power switch SW1 becomes 0, the power of the first area AE1 is cut off, and the transition is completed.
次に、図8はRスタンバイモードから割り込みにより復帰するシーケンスである。サイクル2−1で割込みが発生し割り込み要求信号IRQが1になる。スタンバイ制御回路STBYCはサイクル2−2においてこれを受理し、Rスタンバイモード復帰後の割り込み要求INTRをアサートすると同時に、電源SW1の制御信号SW1−Cを1にして第1領域AE1の電源を投入する。その後、サイクル2−3でリセット信号RST1を0にすると、第1領域AE1のリセットが解除され、サイクル2−4からCPUの動作が開始する。このとき、RST−VECの値はブートアドレスレジスタBARのアドレスなので、CPUの動作開始アドレスはINIT−RST−VECではなくブートアドレスレジスタBARのアドレスになる。その後、サイクル2−5でRスタンバイモード信号RSTABY−MODEを0、スタンバイモード制御レジスタSTBCRの値を通常動作モードを示すNORMALに更新し、復帰が完了する。 Next, FIG. 8 shows a sequence for returning from the R standby mode by an interrupt. An interrupt occurs in cycle 2-1, and the interrupt request signal IRQ becomes 1. The standby control circuit STBYC accepts this in cycle 2-2, asserts the interrupt request INTR after the return to the R standby mode, and simultaneously sets the control signal SW1-C of the power supply SW1 to 1 to turn on the power of the first area AE1. . Thereafter, when the reset signal RST1 is set to 0 in cycle 2-3, the reset of the first area AE1 is released, and the operation of the CPU starts from cycle 2-4. At this time, since the value of RST-VEC is the address of boot address register BAR, the operation start address of the CPU is not INIT-RST-VEC but the address of boot address register BAR. Thereafter, in cycle 2-5, the R standby mode signal RSTABY-MODE is updated to 0, the value of the standby mode control register STBCR is updated to NORMAL indicating the normal operation mode, and the return is completed.
本実施例では、Rスタンバイモードに遷移しても電源遮断されない第2領域AE2にURAMがあり、この内容はRスタンバイモード中でも保持される。そのため、URAMを用いてハードウェアによる退避回復を行わない周辺回路モジュールのレジスタも退避回復することができる。まず、レジスタ値の退避は、Rスタンバイモードへの遷移を指示するスタンバイモード制御レジスタSTBCRへの書き込み以前に退避、回復したいレジスタの値をURAMへ転送するようなプログラムを実行することで可能となる。この場合、レジスタ値を回復するために、ブートアドレスレジスタBARに設定したアドレスにURAMの値を回復するレジスタへ転送するプログラムを置くことになる。なお、Rスタンバイモード中に値を保持する必要のないレジスタに対してはこれらの退避、回復処理が不要である。そのため、より高速にRスタンバイモードから復帰したい場合には、退避回復するレジスタの数を絞ることができる。 In the present embodiment, there is a URAM in the second area AE2 where the power is not shut off even when the transition to the R standby mode is made, and this content is retained even in the R standby mode. Therefore, the registers of peripheral circuit modules that are not saved and restored by hardware using the URAM can be saved and restored. First, the register value can be saved by executing a program that transfers the register value to be saved and restored to the URAM before writing to the standby mode control register STBCR instructing the transition to the R standby mode. . In this case, in order to recover the register value, a program for transferring the URAM value to the register for recovering the URAM value is placed at the address set in the boot address register BAR. Note that these saving and restoring processes are not required for registers that do not need to hold values during the R standby mode. Therefore, when returning from the R standby mode at a higher speed, the number of registers to be saved and recovered can be reduced.
図9と図10はRスタンバイモードへの遷移と復帰の際、ソフトウェアが行う処理を示している。図9は遷移時の処理フローを示している。このフローでは、まず割り込みを禁止し、退避したいレジスタの値が変化しないようにする。続いて、キャッシュの内容をメモリに書き戻し、キャッシュを無効化する。次に、ハードウェアで退避回復されないレジスタの値をURAMに転送し、Rスタンバイモードから復帰して最初に実行される命令のアドレスをブートアドレスレジスタBARに設定する。その後、スタンバイモード制御レジスタSTBCRにRスタンバイモードを意味する値を書き込むとRスタンバイモードへの遷移が行われる。なお、追加命令(スリープ命令SLEEPやスタンバイ命令STBYなど)によりRスタンバイモードへの遷移を指示する場合は、この段階でその命令を実行することになる。 FIG. 9 and FIG. 10 show the processing performed by the software when transitioning to and returning from the R standby mode. FIG. 9 shows a processing flow at the time of transition. In this flow, interrupts are first prohibited so that the register value to be saved does not change. Subsequently, the cache contents are written back to the memory, and the cache is invalidated. Next, the value of the register that is not saved and restored by hardware is transferred to the URAM, and the address of the instruction that is executed first after returning from the R standby mode is set in the boot address register BAR. Thereafter, when a value indicating the R standby mode is written in the standby mode control register STBCR, a transition to the R standby mode is performed. Note that when an instruction to transition to the R standby mode is given by an additional instruction (such as a sleep instruction SLEEP or a standby instruction STBY), the instruction is executed at this stage.
次の図10はRスタンバイモードからの復帰時の処理フローである。この処理はRスタンバイモード遷移処理で設定したブートアドレスレジスタBARに設定されたアドレスに置く。まず、遷移処理の際にURAMに保存したレジスタの値を各レジスタへ転送する。これにより、ソフトウェアで退避したレジスタの値が復帰される。続いて、キャッシュを有効化する。その後、割り込みを有効にすると、スタンバイ制御回路STBYCが出力している割り込み要求INTRが受理され、通常の割り込み処理が行われる。この割り込み処理が終了すると、Rスタンバイモード復帰処理が完了する。なお、ここで示した処理はソフトウェアで実行されるので、他に必要となる処理の追加や不要な処理の削除が自由に行える。 Next, FIG. 10 is a processing flow when returning from the R standby mode. This process is placed at the address set in the boot address register BAR set in the R standby mode transition process. First, the register value stored in the URAM during the transition process is transferred to each register. As a result, the value of the register saved by software is restored. Next, enable the cache. Thereafter, when the interrupt is enabled, the interrupt request INTR output from the standby control circuit STBYC is accepted, and normal interrupt processing is performed. When this interrupt process ends, the R standby mode return process is completed. Since the processing shown here is executed by software, other necessary processing can be freely added and unnecessary processing can be deleted.
ここまで、本実施例におけるRスタンバイモードの実現について述べたが、同じ構成のままでソフトウェアスタンバイモードやUスタンバイモードも実現可能である。まず、ソフトウェアスタンバイは従来と同様にクロックの停止を行うことで実現する。次に、Uスタンバイモードはスタンバイ制御回路STBYCで遷移の際に第1領域AE1のみでなく第2領域AE2の電源も遮断し、その復帰は外部からのリセットで行うようにすることで実現できる。 Up to this point, the implementation of the R standby mode in the present embodiment has been described, but the software standby mode and the U standby mode can be implemented with the same configuration. First, software standby is realized by stopping the clock as in the conventional case. Next, the U standby mode can be realized by shutting off not only the first area AE1 but also the second area AE2 at the time of transition in the standby control circuit STBYC and resetting it by an external reset.
図11は、各スタンバイでの電源遮断の有無、遷移と復帰の手法、復帰時間、消費電流の比較の一例を示す。Rスタンバイモードでは、ソフトウェアスタンバイ(Sスタンバイ)と比較して復帰時間が約10倍程度となるが、消費電流は1/100となる。また、Uスタンバイモードと比較すると、消費電流は約10倍程度となるが復帰時間は1/100程度となる。 FIG. 11 shows an example of a comparison of the presence / absence of power-off in each standby, transition and recovery methods, recovery time, and current consumption. In the R standby mode, the recovery time is about 10 times that of software standby (S standby), but the current consumption is 1/100. Compared with the U standby mode, the current consumption is about 10 times, but the recovery time is about 1/100.
図12は、各動作モード間の遷移図を示す。Rスタンバイモードから通常動作モードへは、外部割込み又はリセットにより遷移する。但、外部割込みの場合は、それに対応した割り込み処理を行い、リセットの場合は、リセット処理を行う。Uスタンバイモードから通常動作モードへは、リセット処理により遷移する。 FIG. 12 shows a transition diagram between the respective operation modes. Transition from the R standby mode to the normal operation mode is made by an external interrupt or reset. However, in the case of an external interrupt, corresponding interrupt processing is performed, and in the case of reset, reset processing is performed. The transition from the U standby mode to the normal operation mode is made by reset processing.
図13は本発明を適用した携帯電話向けシステムLSIの構成を示している。このシステムLSIは説明した実施例にあるモジュールに加えて、DMAコントローラDMAC、メモリコントローラMEMC、バスコントローラBUSC、割り込みコントローラINTC、MPEGアクセラレータMPEGが第1領域AE1に、LCDコントローラLCDCが第2領域AE2に追加されている。ここで、特に制限されないが、DMAコントローラDMAC、MPEGアクセアレータMPEGは、周辺モジュール回路IP1に対応し、内部状態を保持しなくてもRスタンバイモードから復帰することが可能である。メモリコントローラMEMC、バスステートコントローラBUSC、割り込みコントローラINTCは、周辺回路モジュールIP2に対応し、これらに含まれるレジスタは、バックアップレジスタBUREGに保持される。 FIG. 13 shows the configuration of a system LSI for mobile phones to which the present invention is applied. In this system LSI, in addition to the modules in the embodiment described, the DMA controller DMAC, the memory controller MEMC, the bus controller BUSC, the interrupt controller INTC, and the MPEG accelerator MPEG are in the first area AE1, and the LCD controller LCDC is in the second area AE2. Have been added. Here, although not particularly limited, the DMA controller DMAC and the MPEG accelerator MPEG correspond to the peripheral module circuit IP1, and can return from the R standby mode without holding the internal state. The memory controller MEMC, the bus state controller BUSC, and the interrupt controller INTC correspond to the peripheral circuit module IP2, and the registers included in these are held in the backup register BUREG.
また、この構成では、Rスタンバイモード中に外部のLCDパネルLCD−PANELの表示を継続するため、LCDコントローラLCDCをRスタンバイでも電源が遮断されない第2領域AE2に追加している。 Further, in this configuration, the LCD controller LCDC is added to the second area AE2 where the power is not cut off even in the R standby in order to continue the display of the external LCD panel LCD-PANEL during the R standby mode.
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその技術的思想のもとに種々の変形が可能である。例を示すと、第1領域AE1を複数に分割し、CPU、IP1、IP2を別々に電源遮断するモードを設けるなどがある。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously modified based on the technical idea. For example, the first area AE1 is divided into a plurality of areas, and a mode is provided in which the CPU, IP1, and IP2 are individually powered off.
SW1,SW2・・・電源スイッチ、RCLK・・・外部クロック信号、ICLK・・・内部クロック信号、CPU・・・中央処理装置、IP1,IP2・・・周辺回路モジュール、REG1,REG2,REG3・・・レジスタ、URAM・・・内部メモリ、BUREG・・・バックアップレジスタ、STBYC・・・スタンバイ制御回路、SYSBUS・・・システムバス、RST,RST1,RST2・・・リセット信号、IRQ・・・割込み要求信号、INTR・・・割込み信号、SEL1,SEL2,SEL3・・・セレクタ、BAR・・・ブートアドレスレジスタ、STBCR・・・スタンバイモード制御レジスタ、DEC・・・デコーダ、SYNC・・・同期化回路、STATE・・・状態保持レジスタ、STBYC−FSM・・・電流モード制御順序回路、IMREG・・・マスクレジスタ、MAPRI・・・優先順位判定回路、G1・・・ゲート回路、HOLD・・・保持ラッチ。 SW1, SW2 ... Power switch, RCLK ... External clock signal, ICLK ... Internal clock signal, CPU ... Central processing unit, IP1, IP2 ... Peripheral circuit module, REG1, REG2, REG3 ... Register, URAM ... Internal memory, BUREG ... Backup register, STBYC ... Standby control circuit, SYSBUS ... System bus, RST, RST1, RST2 ... Reset signal, IRQ ... Interrupt request signal , INTR ... interrupt signal, SEL1, SEL2, SEL3 ... selector, BAR ... boot address register, STBCR ... standby mode control register, DEC ... decoder, SYNC ... synchronization circuit, STATE ... Status holding register, STBYC-FSM · Current mode control sequence circuit, IMREG ··· mask register, MAPRI ··· priority determining circuit, G1 · · · gate circuit, HOLD · · · retention latch.
Claims (1)
前記スタンバイモード中に前記情報処理装置の外部から割り込み要求があった場合に、前記割り込み要求があったことを示す割り込み要求信号をアサートし、保持する第1ステップと、
前記割り込み要求があったことを受けて、前記スタンバイモードに遷移する際に前記内部メモリに退避した情報を前記中央処理装置が所定の命令を実行することにより復帰させる第2ステップと、
前記第2ステップが終了後、割り込み要求を有効化し、前記第1ステップにて保持した前記割り込み要求信号を受け付け、前記割り込み要求に対応する割り込み処理を行う第3ステップとを有することを特徴とするスタンバイモードからの復帰処理方法。 An information processing apparatus comprising a central processing unit and an internal memory, and having a standby mode in which power supply to the central processing unit is stopped after information stored in the central processing unit is saved to the internal memory A return processing method from the standby mode of
A first step of asserting and holding an interrupt request signal indicating the presence of the interrupt request when there is an interrupt request from outside the information processing apparatus during the standby mode;
A second step in which the central processing unit restores the information saved in the internal memory upon transition to the standby mode by executing a predetermined instruction in response to the interrupt request;
A third step of enabling an interrupt request after completion of the second step, accepting the interrupt request signal held in the first step, and performing an interrupt process corresponding to the interrupt request; How to recover from standby mode.
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