(57)【要約】【課題】複数のブロックの使用状態に応じてクロック信号の周波数を変更して、消費電流を低減することができるプロセッサを提供する。【解決手段】プロセッサ５０は、クロック信号にもとづいて機能をそれぞれ実現するように動作する複数のブロック（Ａブロック５１、Ｂブロック５２、およびＣブロック５３）を備え、周波数決定手段５４と、周波数変更手段５５と、クロック信号供給手段５６と、周波数測定回路５７とを含む。周波数決定手段５４は、クロック信号の周波数を各ブロックの動作状態に応じた周波数に決定する。周波数変更手段５５は、クロック信号の周波数を周波数決定手段５４が決定した周波数に変更する。クロック信号供給手段５６は、周波数変更手段５５によって周波数が変更されたクロック信号を各ブロックに供給する。【選択図】図５
2011039836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれがクロック信号にもとづいて処理負荷が異なる機能を実現する複数のブロックを備えた携帯機器に搭載されるプロセッサであって、
クロック信号を前記各ブロックに供給するクロック信号供給手段と、
前記クロック信号供給手段が前記各ブロックに供給している前記クロック信号の周波数を測定する周波数測定回路と、
動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を決定する周波数決定手段と、
周波数決定手段が決定した周波数と、前記周波数測定回路が測定した周波数とが異なる場合に、前記クロック信号の周波数を前記周波数決定手段が決定した周波数に変更する周波数変更手段とを含み、
前記クロック信号供給手段は、前記周波数変更手段によって周波数が変更されたクロック信号を前記各ブロックに供給する
ことを特徴とする携帯機器に搭載されるプロセッサ。
【請求項２】
周波数変更手段は、処理負荷が重い機能を実現するためのブロックが動作する場合にクロック信号の周波数を高い周波数に変更すると決定し、処理負荷が軽い機能を実現するためのブロックが動作する場合に前記クロック信号の周波数を低い周波数に変更すると決定する
請求項１記載の携帯機器に搭載されるプロセッサ。
【請求項３】
電圧制御手段は、周波数変更手段がクロック信号の周波数を低い周波数に変更する場合に、プロセッサに供給される電圧を低い電圧に変更する
請求項２記載の携帯機器に搭載されるプロセッサ。
【請求項４】
電圧制御手段は、周波数変更手段がクロック信号の周波数を高い周波数に変更する場合に、プロセッサに供給される電圧を高い電圧に変更する
請求項２または請求項３記載の携帯機器に搭載されるプロセッサ。
【請求項５】
クロック信号供給手段は、プロセッサに接続された外部デバイスにクロック信号を出力し、
周波数変更手段によって変更されたクロック信号の周波数が安定したか否かを判定する安定判定手段と、
前記周波数変更手段によってクロック信号の周波数が変更される場合に前記クロック信号を外部デバイスに出力しないオフ状態に遷移し、前記安定判定手段が前記クロック信号の周波数が安定したと判定した場合に前記クロック信号を前記外部デバイスに出力するオン状態に遷移する切り替え手段とを含む
請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の携帯機器に搭載されるプロセッサ。
【請求項６】
それぞれがクロック信号にもとづいて処理負荷が異なる機能を実現する複数のブロックを備えた携帯機器に搭載されるプロセッサの消費電流低減方法であって、
動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を決定する周波数決定ステップと、
周波数決定ステップで決定した周波数と、前記各ブロックに供給されているクロック信号の周波数を測定する周波数測定回路が測定した周波数とが異なる場合に、前記クロック信号の周波数を前記周波数決定ステップで決定した周波数に変更する周波数変更ステップとを含む
ことを特徴とする消費電流低減方法。
【請求項７】
周波数変更ステップで、処理負荷が重い機能を実現するためのブロックが動作する場合にクロック信号の周波数を高い周波数に変更すると決定し、処理負荷が軽い機能を実現するためのブロックが動作する場合に前記クロック信号の周波数を低い周波数に変更すると決定する
請求項６記載の消費電流低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の携帯機器に搭載されるプロセッサおよび当該プロセッサの消費電流低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の機能を実現するために携帯電話機等に搭載されるアプリケーションプロセッサがある。そのようなアプリケーションプロセッサは、一般に、一定の周波数のクロック信号にもとづいて動作している。
【０００３】
すると、低い周波数のクロック信号にもとづいて動作可能な使用状態であっても、高い周波数のクロック信号にもとづいて動作しているので、消費電流量が多くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、使用状態に応じて、ソフトウェア制御でクロック信号の周波数を変更するシステムが提案されている。
【０００５】
特許文献１には、バスに接続されたモジュールのうち、動作するモジュールの数に応じてクロック信号の周波数を制御して消費電流を低減する装置が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、プロトコルコントローラおよびＣＰＵのみが電源オン状態である待ち受け待機状態である場合に、クロック信号の周波数を低く変更するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７２５９７号公報（段落００１７〜００４５、図１）
【特許文献２】特開２００４−１３３７６０号公報（段落００２３〜００４５、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ソフトウェア制御でクロック信号の周波数を変更する場合には、ソフトウェア制御で、クロック信号の周波数を監視したり、周波数の変更中におけるシステムの動作を制御したりしなければならず、処理が複雑になるという問題がある。
【０００９】
特許文献１に記載されている装置および特許文献２に記載されているシステムは、単に動作するモジュールの数に応じてクロック信号の周波数を変更しており、動作するモジュールが実現する機能に応じて消費電流を低減させる仕組みを有していない。
【００１０】
そこで、本発明は、複雑な処理を行うことなく、動作するブロックの機能に着目してクロック信号の周波数を変更して、消費電流を低減することができる携帯機器に搭載されるプロセッサおよび消費電流低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による携帯機器に搭載されるプロセッサは、それぞれがクロック信号にもとづいて処理負荷が異なる機能を実現する複数のブロックを備えた携帯機器に搭載されるプロセッサであって、クロック信号を各ブロックに供給するクロック信号供給手段と、クロック信号供給手段が各ブロックに供給しているクロック信号の周波数を測定する周波数測定回路と、動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を決定する周波数決定手段と、周波数決定手段が決定した周波数と、周波数測定回路が測定した周波数とが異なる場合に、クロック信号の周波数を周波数決定手段が決定した周波数に変更する周波数変更手段とを含み、クロック信号供給手段は、周波数変更手段によって周波数が変更されたクロック信号を各ブロックに供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明による消費電流低減方法は、それぞれがクロック信号にもとづいて処理負荷が異なる機能を実現する複数のブロックを備えた携帯機器に搭載されるプロセッサの消費電流低減方法であって、動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を決定する周波数決定ステップと、周波数決定ステップで決定した周波数と、各ブロックに供給されているクロック信号の周波数を測定する周波数測定回路が測定した周波数とが異なる場合に、クロック信号の周波数を周波数決定ステップで決定した周波数に変更する周波数変更ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を変更して、消費電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態のアプリケーションプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のアプリケーションプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態のアプリケーションプロセッサの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のアプリケーションプロセッサの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の概要を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施形態１．
本発明によるアプリケーションプロセッサの第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のアプリケーションプロセッサ（プロセッサ）１００の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、アプリケーションプロセッサ１００は、携帯電話機に搭載され、複数の機能（例えば、地上デジタル放送受信機能や、音楽再生機能、画像撮影機能、通話機能等）を実現するための回路を含むＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態のアプリケーションプロセッサ１００は、パワーマネジメント部（周波数決定手段、安定判定手段）１、周波数測定部（周波数測定回路）２、電圧測定部３、周波数制御部４、電圧制御部（電圧制御手段）５、周波数逓倍・分周部６、および機能ブロック部７を含み、発振器１０および電源ＩＣ２０に接続されている。なお、周波数変更手段およびクロック信号供給手段は、周波数逓倍・分周部６によって実現される。
【００１７】
周波数逓倍・分周部６は、発振器１０が出力したクロック信号を逓倍または分周して、クロック信号の周波数を変更し、変更後の周波数のクロック信号を機能ブロック部７に供給する。なお、周波数逓倍・分周部６は、例えば、周波数逓倍回路および周波数分周回路によって実現される。
【００１８】
図１に示すように、機能ブロック部７は、Ａブロック７１、Ｂブロック７２、およびＣブロック７３を含む。そして、Ａブロック７１は、高負荷の機能を実現するためのブロックであり、Ｂブロック７２は、標準負荷の機能を実現するためのブロックであり、Ｃブロック７３は、低負荷の機能を実現するためのブロックである。
【００１９】
そして、機能ブロック部７を構成する各ブロックは、周波数逓倍・分周部６から供給されるクロック信号にもとづいて動作する。
【００２０】
周波数測定部２は、周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数を測定する。なお、周波数測定部２は、例えば、周波数測定回路によって実現される。
【００２１】
周波数制御部４は、周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数を制御する。具体的には、周波数制御部４は、周波数逓倍・分周部６に、例えば、発振器１０が出力したクロック信号を所定の分周比で分周して周波数を変更して機能ブロック部７に供給したり、所定の逓倍数で逓倍して周波数を変更して機能ブロック部７に供給したりする。
【００２２】
電圧測定部３は、電源ＩＣ２０がアプリケーションプロセッサ１００に供給する電圧を測定する。
【００２３】
電圧制御部５は、電源ＩＣ２０がアプリケーションプロセッサ１００に供給する電圧を制御する。
【００２４】
パワーマネジメント部１は、アプリケーションプロセッサ１００の各部を制御する。
【００２５】
次に、本発明の第１の実施形態のアプリケーションプロセッサ１００の動作を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態のアプリケーションプロセッサ１００の動作を示すフローチャートである。
【００２６】
パワーマネジメント部１は、アプリケーションプロセッサ１００が搭載されている携帯電話機の使用状態が変化した場合（例えば、異なる機能が使用される状態になった場合や、ある機能に応じた動作が終了された場合）に、機能ブロック部７を構成する各ブロックの動作状態を確認して、最適な動作周波数を決定する（ステップＳ１０１）。
【００２７】
具体的には、パワーマネジメント部１は、例えば、高負荷の機能を実現するためのブロックであるＡブロック７１が使用される場合には、高負荷状態になると判定し、クロック信号の周波数を高周波数にすると決定し、標準負荷の機能を実現するためのブロックであるＢブロック７２が使用され、Ａブロック７１が使用されない場合には、標準負荷状態になると判定し、クロック信号の周波数を標準周波数にすると決定し、低負荷の機能を実現するためのブロックであるＣブロック７３が使用され、Ａブロック７１およびＢブロック７２が使用されない場合には、低負荷状態になると判定し、クロック信号の周波数を低周波数にすると決定する。
【００２８】
なお、高負荷の機能とは、単位時間当たりの処理量が多く、処理負荷が重い機能をいう。具体的には、例えば、地上デジタル放送受信機能である。また、低負荷の機能とは、単位時間当たりの処理量が少なく、処理負荷が軽い機能をいう。具体的には、例えば、音楽再生機能や通話機能である。標準負荷の機能とは、単位時間当たりの処理量が高負荷の機能よりも少なく、低負荷の機能よりも多い機能をいう。具体的には、例えば、画像撮影機能である。
【００２９】
また、標準周波数とは、例えば、発振器１０が出力するクロック信号の周波数（例えば、５００ＭＨｚ）であり、高周波数とは、標準周波数よりも高い周波数（例えば、６００ＭＨｚ）であり、低周波数とは、標準周波数よりも低い周波数（例えば、２５０ＭＨｚ）である。なお、高周波数や標準周波数、低周波数の値は予め記憶手段（図示せず）に記憶されている。
【００３０】
そして、周波数測定部２が、周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に現在供給しているクロック信号の周波数を測定する。パワーマネジメント部１は、ステップＳ１０１で決定した周波数と周波数測定部２が測定した周波数とを比較して、機能ブロック部７に供給されるクロック信号の周波数を変更するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
具体的には、パワーマネジメント部１は、ステップＳ１０１で決定した周波数と周波数測定部２が測定した周波数（現在の周波数）とが異なっていれば、機能ブロック部７に供給されるクロック信号の周波数を変更すると判定し、ステップＳ１０１で決定した周波数と周波数測定部２が測定した周波数とが異なっていなければ、機能ブロック部７に供給されるクロック信号の周波数を変更しないと判定する。
【００３２】
また、パワーマネジメント部１は、機能ブロック部７に供給されるクロック信号の周波数を変更すると判定した場合に（ステップＳ１０２のＹ）、ステップＳ１０１で決定した周波数が現在の周波数よりも高い周波数であるとき（つまり、低負荷状態から標準負荷状態または高負荷状態に遷移する場合や、標準負荷状態から高負荷状態に遷移する場合）に（ステップＳ１０３のＹ）、電圧制御部５に電源ＩＣ２０が供給する電圧を高くする（例えば、電圧を１．５Ｖから１．６５Ｖにする）制御を行わせる（ステップＳ１０４）。なお、高負荷状態時や標準負荷状態時、低負荷状態時の電圧の値は、予め記憶手段（図示せず）に記憶されている。
【００３３】
そして、パワーマネジメント部１は、電圧測定部３が測定した電圧が電圧制御部５による電源ＩＣ２０の電圧制御によって高くなって安定した場合に（ステップＳ１０５のＹ）、周波数制御部４に、周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数をステップＳ１０１で決定した周波数にする（クロック信号を逓倍して周波数を高くする）制御を行わせる（ステップＳ１０６）。なお、電圧が安定したとは、例えば、電圧測定部３が所定の時間内に複数回測定した電圧値のそれぞれが一定の範囲内になったことをいう。
【００３４】
そして、パワーマネジメント部１は、周波数測定部３が測定する周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数が安定した場合に（ステップＳ１０７のＹ）、処理を終了する。
【００３５】
また、パワーマネジメント部１は、機能ブロック部７に供給されるクロック信号の周波数を変更すると判定した場合に（ステップＳ１０２のＹ）、ステップＳ１０１で決定した周波数が現在の周波数よりも低い周波数であるとき（つまり、高負荷状態から標準負荷状態または低負荷状態に遷移する場合や、標準負荷状態から低負荷状態に遷移する場合）に（ステップＳ１０３のＮ）、周波数制御部４に、周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数をステップＳ１０１で決定した周波数にする（クロック信号を分周して周波数を低くする）制御を行わせる（ステップＳ１０８）。
【００３６】
そして、パワーマネジメント部１は、周波数測定部２が測定した周波数が周波数逓倍・分周部６によるクロック信号の分周によって低くなって安定した場合に（ステップＳ１０９のＹ）、電圧制御部５に電源ＩＣ２０が供給する電圧を低くする（例えば、電圧を１．５Ｖから１．３５Ｖにする）制御を行わせる（ステップＳ１１０）。周波数を低くするとともに電圧を低下させるので、消費電流量をさらに低減することができる。なお、周波数が安定したとは、例えば、周波数測定部２が所定の時間内に複数回測定した周波数のそれぞれが一定の範囲内になったことをいう。
【００３７】
そして、パワーマネジメント部１は、電圧測定部５が測定する電源ＩＣ２０が供給する電圧が安定した場合に（ステップＳ１１１のＹ）、処理を終了する。
【００３８】
なお、本実施形態で、ステップＳ１０４の処理の後にステップＳ１０６の処理を行い（つまり、電圧を上げてから周波数を高くし）、ステップＳ１０８の処理の後にステップＳ１１０の処理を行う（つまり、周波数を低くしてから電圧を下げる）理由は、機能ブロック部７の動作に問題が発生することを防ぐためである。
【００３９】
本実施形態によれば、機能ブロック７を構成する各ブロックの使用状態に応じて、ハードウェア制御でクロック信号の周波数を切り替えるので、複雑なソフトウェア制御を行うことなく、アプリケーションプロセッサ１００の安定動作と当該アプリケーションプロセッサ１００の消費電流の低減とを考慮したクロック信号の周波数で、当該アプリケーションプロセッサ１００を動作させることができる。
【００４０】
実施形態２．
次に、本発明によるアプリケーションプロセッサの第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態のアプリケーションプロセッサ２００の構成を示すブロック図である。
【００４１】
図３に示すように、本発明の第２の実施形態のアプリケーションプロセッサ２００は、図１に示す第１の実施形態のアプリケーションプロセッサ１００に、外部デバイス（例えば、記憶素子）３０に接続されたスイッチ（切り替え手段）８を含む点が異なり、他の構成要素は図１に示す第１の実施形態のアプリケーションプロセッサ１００と同様なため、図１と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
スイッチ８に対して、周波数逓倍・分周部６によってクロック信号が供給される。そして、スイッチ８は、周波数制御部８の制御に従ってオン状態とオフ状態とに相互に遷移し、オン状態で周波数逓倍・分周部６が供給するクロック信号を外部デバイス３０に出力する。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態のアプリケーションプロセッサ２００の動作を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態のアプリケーションプロセッサ２００の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
パワーマネジメント部１は、周波数を変更すると判定した場合に（例えば、第１の実施形態のステップＳ１０２のＹ）、周波数の変更に伴う不安定なクロック信号（具体的には、例えば、周波数が不安定なクロック信号）が、スイッチ８を介して外部デバイス３０に出力されたときに、問題が生じるか否か判定する（ステップＳ２０１）。
【００４５】
パワーマネジメント部１は、問題が生じると判定した場合に（ステップＳ２０１のＹ）、周波数制御部４にスイッチ８をオフ状態に遷移する制御を行わせる（ステップＳ２０２）。
【００４６】
そして、パワーマネジメント部１は、周波数制御部４に、周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数を変更する制御を行わせる（ステップＳ２０３）。
【００４７】
パワーマネジメント部１は、周波数測定部３が測定する周波数逓倍・分周部６が機能ブロック部７に供給するクロック信号の周波数が安定したと判定した場合に（ステップＳ２０４のＹ）、周波数制御部４にスイッチ８をオン状態に遷移する制御を行わせる（ステップＳ２０５）。外部デバイス３０には、スイッチ８を介してクロック信号が出力される。
【００４８】
本実施形態によれば、周波数の変更に伴う不安定なクロック信号（具体的には、例えば、周波数が不安定なクロック信号）が、スイッチ８を介して外部デバイス３０に出力されることによる問題の発生を防ぐことができる。
【００４９】
次に、本発明の概要について説明する。図５は、本発明の概要を示すブロック図である。本発明によるプロセッサ５０は、クロック信号が供給され、当該クロック信号にもとづいて機能をそれぞれ実現するように動作する複数のブロック（Ａブロック５１、Ｂブロック５２、およびＣブロック５３）を備え、周波数決定手段５４と、周波数変更手段５５と、クロック信号供給手段５６と、周波数測定回路５７とを含む。
【００５０】
周波数決定手段５４は、動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を決定する。周波数変更手段５５は、クロック信号の周波数を周波数決定手段５４が決定した周波数に変更する。クロック信号供給手段５６は、周波数変更手段５５によって周波数が変更されたクロック信号を各ブロックに供給する。周波数測定回路５７は、クロック信号供給手段が各ブロックに供給するクロック信号の周波数を測定する。
【００５１】
そのように構成された場合には、動作するブロックに応じてクロック信号の周波数を変更して、消費電流を低減することができる。従って、充電池で駆動された場合の使用可能時間を長くすることができる。
【００５２】
周波数変更手段５５は、処理負荷が重い機能を実現するためのブロックが動作する場合にクロック信号の周波数を高い周波数に変更すると決定し、処理負荷が軽い機能を実現するためのブロックが動作する場合にクロック信号の周波数を低い周波数に変更すると決定するように構成されていてもよい。
【００５３】
そのように構成された場合には、動作するブロックの処理負荷に応じてクロック信号の周波数を変更して、消費電流を低減することができる。従って、充電池で駆動された場合の使用可能時間を長くすることができる。
【００５４】
電圧制御手段は、周波数変更手段がクロック信号の周波数を低い周波数に変更する場合に、プロセッサに供給される電圧を低い電圧に変更するように構成されていてもよい。また、電圧制御手段は、周波数変更手段がクロック信号の周波数を高い周波数に変更する場合に、プロセッサに供給される電圧を高い電圧に変更するように構成されていてもよい。
【００５５】
クロック信号供給手段５６は、プロセッサに接続された外部デバイスにクロック信号を出力し、周波数変更手段５５によって変更されたクロック信号の周波数が安定したか否かを判定する安定判定手段と、周波数変更手段５５によってクロック信号の周波数が変更される場合にクロック信号を外部デバイスに出力しないオフ状態に遷移し、安定判定手段がクロック信号の周波数が安定したと判定した場合にクロック信号を外部デバイスに出力するオン状態に遷移する切り替え手段とを含むように構成されていてもよい。
【００５６】
そのように構成された場合には、周波数変更手段５５によって変更されたクロック信号の周波数が安定してから外部デバイスにクロック信号を出力し、不安定なクロック信号を出力することによる問題の発生を未然に防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、携帯電話機等の携帯機器に適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  パワーマネジメント部
２  周波数測定部
３  電圧測定部
４  周波数制御部
５  電圧制御部
６  周波数逓倍・分周部
７  機能ブロック部
８  スイッチ
１０  発振器
２０  電源ＩＣ
３０  外部デバイス
５０  プロセッサ
５１、７１  Ａブロック
５２、７２  Ｂブロック
５３、７３  Ｃブロック
５４  周波数決定手段
５５  周波数変更手段
５６  クロック信号供給手段
５７  周波数測定回路
１００、２００  アプリケーションプロセッサ
【図１】
2011039836.tif 000003
【図２】
2011039836.tif 000004
【図３】
2011039836.tif 000005
【図４】
2011039836.tif 000006
【図５】
2011039836.tif 000007