利用粗糙时钟门控的动态频率控制制造技术

本发明专利技术涉及利用粗糙时钟门控的动态频率控制。公开了利用时钟门控电路控制时钟信号的频率的方法和装置。在一个实施例中，根时钟信号和使能信号被提供至时钟门控电路。时钟门控电路被配置为当使能信号有效时基于根时钟信号提供操作时钟信号。当使能信号无效时，操作时钟信号被阻止。操作时钟信号的频率可以通过对于每N个时钟周期中的一个周期使该使能信号有效而以相对于根时钟信号减小的频率输出。此外，操作时钟信号的频率可以通过改变相对于根时钟信号使使能信号有效的比率来动态地改变，而不需要中止接收操作时钟信号的功能单元的操作。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路，并且更特别地，涉及在集成电路中分配的时钟信号的控制。
技术介绍
时钟门控是用于各种集成电路(IC)中的电力节省技术。在可操作用于执行时钟门控的IC中，时钟门控逻辑器 形式的额外硬件被添加到用于分配时钟信号的时钟树的各个点。时钟树的用于将时钟信号直接分配到电路系统(例如触发器电路)的点可以称为“叶”节点。因此，时钟门控逻辑器可以置于叶节点处。每一个叶节点的时钟门控逻辑器可以耦接成接收使能信号，所述使能信号在有效(assert)时使得时钟信号能被提供到与该叶节点相关联的时钟电路系统。在耦接至对应叶节点的电路系统空闲时，可以使使能信号无效(de-assert)以阻止时钟信号被提供至该电路系统，由此节省电力。涉及时钟信号的另一电力节省技术是变频。变频是这样一种技术，通过该技术时钟频率可以根据处理工作量而改变。当处理工作量较高时，利用变频的系统可以以较高时钟频率运行。如果工作量减少，则时钟频率可以相应地降低。改变时钟频率可以通过以下操作来实现暂时中止处理操作，在时钟频率源处(例如在锁相环处)改变时钟频率，然后一旦时钟信号以其新频率稳定地循环则恢复操作。
技术实现思路
公开了利用时钟门控单元动态地改变时钟频率的方法和装置。在一个实施例中，一种集成电路(IC)包括具有多个叶节点的时钟树。该时钟树耦接成将时钟信号分配到与该多个叶节点中的每一个耦接的多个同步电路。该IC的一个或多个功能块中的每一个至少包括该多个叶节点的子集以及它们的对应耦接的同步电路。粗糙时钟门控单元耦接成接收根时钟信号和使能信号，并且耦接成将操作时钟信号提供至该功能单元的叶节点(且由此提供到同步电路)。该粗糙时钟门控单元可以在该使能信号有效时输出与该根时钟信号频率相同的操作时钟信号。该粗糙时钟门控单元可以在该使能信号无效时阻止该操作时钟信号。此外，通过对于每N个时钟周期中的一个周期使该使能信号有效，该操作时钟信号可以以相对于该根时钟信号的频率减小的时钟频率输出。此外，该时钟信号的频率可以动态地(即“实时地(on the fly)”)改变而不必中止其所提供到的功能单元的操作。在一个实施例中，IC包括产生提供至时钟树的根时钟信号的时钟生成单元。IC包括一个或多个功能单元。一个或多个粗糙时钟门控单元耦接成接收根时钟信号。所述一个或多个粗糙时钟门控单元中的每一个耦接成将对应的操作时钟信号提供至一个或多个功能单元中的相关联的一个。时钟树包括多个叶节点，每一个叶节点与精细粒度(fine-grain)时钟门控单元相关联,所述精细粒度时钟门控单元I禹接成将操作时钟分配给耦接到其的一个或多个同步电路。每一个功能单元包括该多个叶节点的唯一子集。每一个精细粒度时钟门控单元配置为对所接收的操作时钟信号执行时钟门控。类似地，粗糙时钟门控单元可以对它们各自的功能单元执行时钟门控。粗糙时钟门控单元和精细粒度时钟门控单元中的每一个耦接成接收来自时钟控制单元的对应的使能信号。时钟控制单元可以通过使其各自的使能信号无效来阻止操作时钟信号被给定时钟门控单元输出。时钟控制单元可以通过使其各自的使能信号有效来使操作时钟信号能够从给定的时钟门控单元提供。此外，时钟控制单元可以通过对于根时钟信号的每N个周期中的仅一个周期使其各自的时钟使能信号有效来改变粗糙时钟门控单元中的给定一个输出的操作时钟信号的占空因数。改变给定的粗糙时钟门控单元输出的操作时钟信号的占空因数可以有效地改变操作时钟信号的该实例的频率。因此，时钟控制单元可以通过在对应的功能单元被激活但是却没有处理大工作量时减小粗糙时钟门控单元输出的操作时钟信号的实例的频率来实现电力节省。如果耦接到精细颗粒时钟门控单元的同步电路是空闲的，则时钟控制单元可以阻止操作时钟信号被提供，以此方式提供电力节省。类似地，如果功能单元的所有同步电路都是空闲的，则时钟控制单元可以阻止从对应的粗糙粒度时钟门控单元输出的操作时钟。附图说明·下面的详细描述参照了附图，现在简要地描述附图。图I是集成电路(IC)的一个实施例的框图。图2是示出用于IC的时钟树的一个实施例的图。图3是示出时钟门控单元的一个实施例的图。图4是示出使用时钟门控单元改变时钟信号的频率的时序图。图5是不出用于改变时钟信号的频率的方法的一个实施例的流程图。图6是示例性系统的一个实施例的框图。具体实施例方式虽然本专利技术允许各种修改和替代形式，但是其具体实施例以示例的方式在附图中示出并将在这里详细描述。然而，应理解，附图和对其的详细描述不希望将本专利技术限制到所公开的特定形式，而是相反，希望覆盖落入在所附权利要求限定的本专利技术的思想和范围内的所有修改、等价物和替代形式。这里使用的标题仅用于组织目的，不意味着用于限制描述的范围。如贯穿本申请所使用的那样，措辞“可”在容许的意义上使用(即意味着有可能)，而不是在强制意义上使用(即意味着必须)。类似地，措辞“包括”、“包含”和“具有”意味着包括，但不限于此。各种单元、电路或其它部件可以被描述为“配置为”执行一项任务或多项任务。在这样的语境中，“配置为”是一般意味着“具有电路系统，该电路系统”在运行期间执行该任务或该多项任务的结构的广义陈述。因此，即使在单元/电路/部件当前没有运行时，单元/电路/部件也可以配置为执行该任务。通常，形成与“配置为”对应的结构的电路系统可以包括硬件电路。类似地，为了描述方便，各种单元/电路/部件可以描述为执行一项任务或多项任务。这样的描述应解释为包括短语“配置为”。对配置为执行一项或多项任务的单元/电路/部件的叙述明确地希望不对该单元/电路/部件援引35U. S. C. § 112第六款的解释。集成电路图I是集成电路(IC)的一个实施例的框图。在所示的实施例中，IC 10包括时钟生成单元11，时钟生成单元11被耦接成生成根时钟信号。根时钟信号是全局时钟信号，其可经由对应的粗糙时钟门控单元14传送到多个功能单元15中的每一个。时钟信号经由时钟树分配到功能单元15 (且因此分配到每一个功能单元15中的电路系统)，为了简单起见这里没有示出时钟树，但是将参照图2对其进行进一步论述。粗糙时钟门控单元14中的每一个被耦接成从时钟控制单元12接收各自的时钟使能信号。当对于各粗糙时钟门控单元14使能信号有效时，时钟信号通过以分配到对应的功能单元15。如果使能信号无效，则各粗糙时钟门控单元14可以阻止时钟信号提供到对应的功能单元15。例如，如果时钟控制单元12确定CCLKEnO信号有效，则对应的粗糙时钟门控单元14可以将ClkO提供到分别耦接的功能单元15。如果时钟控制单元12确定CCLKEnO信号无效，则没有时钟信号提供到对应的功能单元15。如下面将进一步详细论述的那样，时钟控制单元12还可以通过切换其各自接收的时钟使能信号来动态地(即“实时地”)改变给定粗糙时钟门控单元所提供的时钟信号的频率。·所示实施例中的每一个功能单元15包括多个不同的同步的电路。任何这些同步电路中的给定一个可以是根据时钟信号运行的锁存器、触发器、或者任何其它电路。每一个功能单元15还可以包括多个精细粒度时钟门控单元。每一个精细粒度时钟门控单元可以与一个或多个同步电路相关联。时钟控制单元12可以向每一个功能单元15提供对应的群组使能信号(例如FLCKE[N:0]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：时钟树，耦接成将时钟信号分配到多个叶节点中的每一个，其中每一个叶节点耦接到一个或多个同步电路；多个精细粒度时钟门控单元，其中所述多个精细粒度时钟门控单元中的每一个被配置为对提供到所述多个叶节点中的对应一个叶节点的所述一个或多个同步电路中的每一个的时钟信号进行门控；功能单元，包括所述多个叶节点的子集；粗糙时钟门控单元，被配置为对所述多个叶节点的子集中的每一个的时钟信号进行门控；以及门控控制单元，耦接到所述粗糙时钟门控单元，其中所述门控控制单元被配置为通过启用所述时钟信号的每N个周期中的一个周期且禁用所述时钟信号的每N个周期中的N？1个周期来选择性地控制提供到所述多个叶节点的子集中的每一个的时钟信号的频率。

【技术特征摘要】
2011.07.18 US 61/508,878;2012.03.26 US 13/429,8001.一种装置，包括 时钟树，耦接成将时钟信号分配到多个叶节点中的每一个，其中每一个叶节点耦接到一个或多个同步电路； 多个精细粒度时钟门控单元，其中所述多个精细粒度时钟门控单元中的每一个被配置为对提供到所述多个叶节点中的对应一个叶节点的所述一个或多个同步电路中的每一个的时钟信号进行门控； 功能单元，包括所述多个叶节点的子集； 粗糙时钟门控单元，被配置为对所述多个叶节点的子集中的每一个的时钟信号进行门控；以及 门控控制单元，耦接到所述粗糙时钟门控单元，其中所述门控控制单元被配置为通过启用所述时钟信号的每N个周期中的一个周期且禁用所述时钟信号的每N个周期中的N-I个周期来选择性地控制提供到所述多个叶节点的子集中的每一个的时钟信号的频率。2.如权利要求I所述的装置，还包括时钟生成单元，所述时钟生成单元被配置为产生时钟信号。3.如权利要求I所述的装置，其中所述门控控制单元还耦接成向所述精细粒度时钟门控单元中的每一个提供各自的使能信号，其中所述精细粒度时钟门控单元中的每一个被配置为当其各自的使能信号有效时将时钟信号提供到各自耦接的同步电路，并且还被配置为当其各自的使能信号无效时阻止时钟信号被提供到各自耦接的同步电路。4.如权利要求I所述的装置，其中所述同步电路包括至少一个触发器电路和至少一个锁存器。5.如权利要求I所述的装置，其中所述粗糙时钟门控单元和每一个所述精细粒度时钟门控单元包括锁存器和与门，所述锁存器耦接成接收使能信号和时钟信号，所述与门具有耦接成从所述锁存器接收所述使能信号的第一输入和耦接成接收所述时钟信号的第二输入。6.如权利要求I所述的装置，其中所述功能单元被配置为在改变时钟信号的频率期间继续操作而不中止。7.如权利要求I所述的装置，其中所述门控控制单元配置为动态改变时钟信号的频率。8.如权利要求I所述的装置，其中所述门控控制单元被配置为 响应于所述功能单元的处理工作量的减少，减小时钟信号的频率；以及 响应于所述功能单元的处理工作量的增加，增大时钟信号的频率。9.一种方法，包括 向粗糙时钟门控单元提供第一时钟信号，其中所述粗糙时钟门控单元耦接成将基于所述第一时钟信号的第二时钟信号分配到时钟树的多个叶节点，其中所述多个叶节点中的每一个与对应的精细粒度时钟门控单元相关联，所述精细粒度时钟门控单元耦接成在被使能时将时钟信号分配到对应的一个或多个同步电路中的每一个同步电路，其中所述第一时钟信号具有第一频率，所述第二时钟信号具有第二时钟频率； 将粗糙门控使能信号提供到所述粗糙时钟门控单元，其中所述粗糙时钟门控单元被配置为在所述粗糙门控使能信号有效时输出所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·王，P·Y·娄，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：