專利名稱：利用粗糙時鐘門控的動態(tài)頻率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路，并且更特別地，涉及在集成電路中分配的時鐘信號的控制。
背景技術(shù)：
時鐘門控是用于各種集成電路(IC)中的電力節(jié)省技術(shù)。在可操作用于執(zhí)行時鐘門控的IC中，時鐘門控邏輯器 形式的額外硬件被添加到用于分配時鐘信號的時鐘樹的各個點(diǎn)。時鐘樹的用于將時鐘信號直接分配到電路系統(tǒng)(例如觸發(fā)器電路)的點(diǎn)可以稱為“葉”節(jié)點(diǎn)。因此，時鐘門控邏輯器可以置于葉節(jié)點(diǎn)處。每一個葉節(jié)點(diǎn)的時鐘門控邏輯器可以耦接成接收使能信號，所述使能信號在有效(assert)時使得時鐘信號能被提供到與該葉節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的時鐘電路系統(tǒng)。在耦接至對應(yīng)葉節(jié)點(diǎn)的電路系統(tǒng)空閑時，可以使使能信號無效(de-assert)以阻止時鐘信號被提供至該電路系統(tǒng)，由此節(jié)省電力。涉及時鐘信號的另一電力節(jié)省技術(shù)是變頻。變頻是這樣一種技術(shù)，通過該技術(shù)時鐘頻率可以根據(jù)處理工作量而改變。當(dāng)處理工作量較高時，利用變頻的系統(tǒng)可以以較高時鐘頻率運(yùn)行。如果工作量減少，則時鐘頻率可以相應(yīng)地降低。改變時鐘頻率可以通過以下操作來實(shí)現(xiàn)暫時中止處理操作，在時鐘頻率源處(例如在鎖相環(huán)處)改變時鐘頻率，然后一旦時鐘信號以其新頻率穩(wěn)定地循環(huán)則恢復(fù)操作。

發(fā)明內(nèi)容
公開了利用時鐘門控單元動態(tài)地改變時鐘頻率的方法和裝置。在一個實(shí)施例中，一種集成電路(IC)包括具有多個葉節(jié)點(diǎn)的時鐘樹。該時鐘樹耦接成將時鐘信號分配到與該多個葉節(jié)點(diǎn)中的每一個耦接的多個同步電路。該IC的一個或多個功能塊中的每一個至少包括該多個葉節(jié)點(diǎn)的子集以及它們的對應(yīng)耦接的同步電路。粗糙時鐘門控單元耦接成接收根時鐘信號和使能信號，并且耦接成將操作時鐘信號提供至該功能單元的葉節(jié)點(diǎn)(且由此提供到同步電路)。該粗糙時鐘門控單元可以在該使能信號有效時輸出與該根時鐘信號頻率相同的操作時鐘信號。該粗糙時鐘門控單元可以在該使能信號無效時阻止該操作時鐘信號。此外，通過對于每N個時鐘周期中的一個周期使該使能信號有效，該操作時鐘信號可以以相對于該根時鐘信號的頻率減小的時鐘頻率輸出。此外，該時鐘信號的頻率可以動態(tài)地(即“實(shí)時地(on the fly)”)改變而不必中止其所提供到的功能單元的操作。在一個實(shí)施例中，IC包括產(chǎn)生提供至?xí)r鐘樹的根時鐘信號的時鐘生成單元。IC包括一個或多個功能單元。一個或多個粗糙時鐘門控單元耦接成接收根時鐘信號。所述一個或多個粗糙時鐘門控單元中的每一個耦接成將對應(yīng)的操作時鐘信號提供至一個或多個功能單元中的相關(guān)聯(lián)的一個。時鐘樹包括多個葉節(jié)點(diǎn)，每一個葉節(jié)點(diǎn)與精細(xì)粒度(fine-grain)時鐘門控單元相關(guān)聯(lián),所述精細(xì)粒度時鐘門控單元I禹接成將操作時鐘分配給耦接到其的一個或多個同步電路。每一個功能單元包括該多個葉節(jié)點(diǎn)的唯一子集。每一個精細(xì)粒度時鐘門控單元配置為對所接收的操作時鐘信號執(zhí)行時鐘門控。類似地，粗糙時鐘門控單元可以對它們各自的功能單元執(zhí)行時鐘門控。
粗糙時鐘門控單元和精細(xì)粒度時鐘門控單元中的每一個耦接成接收來自時鐘控制單元的對應(yīng)的使能信號。時鐘控制單元可以通過使其各自的使能信號無效來阻止操作時鐘信號被給定時鐘門控單元輸出。時鐘控制單元可以通過使其各自的使能信號有效來使操作時鐘信號能夠從給定的時鐘門控單元提供。此外，時鐘控制單元可以通過對于根時鐘信號的每N個周期中的僅一個周期使其各自的時鐘使能信號有效來改變粗糙時鐘門控單元中的給定一個輸出的操作時鐘信號的占空因數(shù)。改變給定的粗糙時鐘門控單元輸出的操作時鐘信號的占空因數(shù)可以有效地改變操作時鐘信號的該實(shí)例的頻率。因此，時鐘控制單元可以通過在對應(yīng)的功能單元被激活但是卻沒有處理大工作量時減小粗糙時鐘門控單元輸出的操作時鐘信號的實(shí)例的頻率來實(shí)現(xiàn)電力節(jié)省。如果耦接到精細(xì)顆粒時鐘門控單元的同步電路是空閑的，則時鐘控制單元可以阻止操作時鐘信號被提供，以此方式提供電力節(jié)省。類似地，如果功能單元的所有同步電路都是空閑的，則時鐘控制單元可以阻止從對應(yīng)的粗糙粒度時鐘門控單元輸出的操作時鐘。


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下面的詳細(xì)描述參照了附圖，現(xiàn)在簡要地描述附圖。圖I是集成電路(IC)的一個實(shí)施例的框圖。圖2是示出用于IC的時鐘樹的一個實(shí)施例的圖。圖3是示出時鐘門控單元的一個實(shí)施例的圖。圖4是示出使用時鐘門控單元改變時鐘信號的頻率的時序圖。圖5是不出用于改變時鐘信號的頻率的方法的一個實(shí)施例的流程圖。圖6是示例性系統(tǒng)的一個實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明允許各種修改和替代形式，但是其具體實(shí)施例以示例的方式在附圖中示出并將在這里詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，附圖和對其的詳細(xì)描述不希望將本發(fā)明限制到所公開的特定形式，而是相反，希望覆蓋落入在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)的所有修改、等價物和替代形式。這里使用的標(biāo)題僅用于組織目的，不意味著用于限制描述的范圍。如貫穿本申請所使用的那樣，措辭“可”在容許的意義上使用(即意味著有可能)，而不是在強(qiáng)制意義上使用(即意味著必須)。類似地，措辭“包括”、“包含”和“具有”意味著包括，但不限于此。各種單元、電路或其它部件可以被描述為“配置為”執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)或多項(xiàng)任務(wù)。在這樣的語境中，“配置為”是一般意味著“具有電路系統(tǒng)，該電路系統(tǒng)”在運(yùn)行期間執(zhí)行該任務(wù)或該多項(xiàng)任務(wù)的結(jié)構(gòu)的廣義陳述。因此，即使在單元/電路/部件當(dāng)前沒有運(yùn)行時，單元/電路/部件也可以配置為執(zhí)行該任務(wù)。通常，形成與“配置為”對應(yīng)的結(jié)構(gòu)的電路系統(tǒng)可以包括硬件電路。類似地，為了描述方便，各種單元/電路/部件可以描述為執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)或多項(xiàng)任務(wù)。這樣的描述應(yīng)解釋為包括短語“配置為”。對配置為執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)任務(wù)的單元/電路/部件的敘述明確地希望不對該單元/電路/部件援引35U. S. C. § 112第六款的解釋。集成電路
圖I是集成電路(IC)的一個實(shí)施例的框圖。在所示的實(shí)施例中，IC 10包括時鐘生成單元11，時鐘生成單元11被耦接成生成根時鐘信號。根時鐘信號是全局時鐘信號，其可經(jīng)由對應(yīng)的粗糙時鐘門控單元14傳送到多個功能單元15中的每一個。時鐘信號經(jīng)由時鐘樹分配到功能單元15 (且因此分配到每一個功能單元15中的電路系統(tǒng))，為了簡單起見這里沒有示出時鐘樹，但是將參照圖2對其進(jìn)行進(jìn)一步論述。粗糙時鐘門控單元14中的每一個被耦接成從時鐘控制單元12接收各自的時鐘使能信號。當(dāng)對于各粗糙時鐘門控單元14使能信號有效時，時鐘信號通過以分配到對應(yīng)的功能單元15。如果使能信號無效，則各粗糙時鐘門控單元14可以阻止時鐘信號提供到對應(yīng)的功能單元15。例如，如果時鐘控制單元12確定CCLKEnO信號有效，則對應(yīng)的粗糙時鐘門控單元14可以將ClkO提供到分別耦接的功能單元15。如果時鐘控制單元12確定CCLKEnO信號無效，則沒有時鐘信號提供到對應(yīng)的功能單元15。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)論述的那樣，時鐘控制單元12還可以通過切換其各自接收的時鐘使能信號來動態(tài)地(即“實(shí)時地”)改變給定粗糙時鐘門控單元所提供的時鐘信號的頻率?！に緦?shí)施例中的每一個功能單元15包括多個不同的同步的電路。任何這些同步電路中的給定一個可以是根據(jù)時鐘信號運(yùn)行的鎖存器、觸發(fā)器、或者任何其它電路。每一個功能單元15還可以包括多個精細(xì)粒度時鐘門控單元。每一個精細(xì)粒度時鐘門控單元可以與一個或多個同步電路相關(guān)聯(lián)。時鐘控制單元12可以向每一個功能單元15提供對應(yīng)的群組使能信號(例如FLCKE[N:0])，每一個精細(xì)粒度時鐘門控單元接收使能信號之一。這些使能信號可以是有效的或是無效的，以便使時鐘信號能夠被提供到各個同步電路或阻止時鐘信號被提供到各個同步電路。所示實(shí)施例中的每一個功能單元15將指示性能的信號(如圖所示的“性能”信號)耦接到時鐘控制單元12。這樣的指示可以包括處理工作量、存儲請求、高速緩沖存儲請求和/或高速緩沖存儲命中、以及可以指示特定功能單元15的性能要求的幾乎任何其它類型的信息?；谒邮盏闹甘?，時鐘控制單元12可以采取各種行動來控制時鐘信號以優(yōu)化性能與功耗之間的平衡。例如，如果功能單元15的一些同步電路(或者其群組)完全空閑，而另一些同步電路繁忙，則時鐘控制單元12可以使提供到相應(yīng)精細(xì)粒度時鐘門控單元的對應(yīng)時鐘使能信號無效。這又可以阻止時鐘信號提供到空閑的同步電路，由此導(dǎo)致低功耗。如果給定功能單元15的全部電路都空閑，則時鐘控制單元12可以使提供到相應(yīng)粗糙時鐘門控單元14的對應(yīng)使能信號無效。這可以阻止時鐘信號提供到整個空閑的功能單元15，其可以實(shí)現(xiàn)甚至更大的電力節(jié)省。在一些情況下，給定功能單元15可以被激活，但是仍可以具有低的性能要求。例如，考慮給定功能單元15已經(jīng)做出對來自另一功能單元15 (或者IC 10外部的媒介(agent))的信息的多個請求的情況。在這樣的情況下，滿足這樣的請求可能有顯著的等待時間。因此，發(fā)起請求的功能單元15可能在等待所請求的信息返回時沒有其它工作要執(zhí)行。在這樣的情形下，時鐘控制單元12可以降低提供到該特定功能單元15的時鐘信號的頻率。更特別地，時鐘控制單元12可以對于根時鐘信號的每N周期中的一個周期使得時鐘信號從對應(yīng)的粗糙時鐘門控單元14輸出。例如，時鐘控制單元12可以通過對于根時鐘信號的每四個周期中的僅一個周期使使能信號有效來有效地減小粗糙時鐘門控單元14輸出的時鐘信號的頻率。這又使得粗糙時鐘門控單元14輸出的時鐘信號有效地具有根時鐘信號的頻率的1/4。同一時鐘信號的占空因數(shù)是根時鐘信號的占空因數(shù)的1/8。通過減小向具有降低的性能需求而同時卻非空閑的功能單元15提供的時鐘信號的有效頻率和占空因數(shù)，與由此所接收的時鐘信號相關(guān)的功耗可以減小。注意，時鐘控制單元12可以動態(tài)地實(shí)現(xiàn)從特定的粗糙時鐘門控單元提供的時鐘信號的頻率改變，而不中止對應(yīng)的功能單元15的操作。這可以防止IClO的性能損失，否則如果時鐘頻率的改變伴隨著操作中止的話可能招致性能損失。注意，粗糙時鐘門控單元14這里示為以分布式方式實(shí)現(xiàn)。然而，粗糙時鐘門控單元14以單個塊實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例也是可行的且被預(yù)期。當(dāng)粗糙時鐘門控單元如圖所示地以分布式布置實(shí)現(xiàn)時，1/MCM是N的倍數(shù))占空因數(shù)時鐘同步信號可以分配到所有粗糙時鐘門控單元14之間。1/M占空因數(shù)時鐘同步信號可以用于同步每一個粗糙時鐘門控單元之間的1/N周期。這可以實(shí)現(xiàn)每一個功能單元15之間的同步通信。為了簡單起見，用于1/M占空因數(shù)時鐘同步信號的信號連接未在這里示出，但是它們被理解為另外地存在于所示實(shí)施例中。在所示的實(shí)施例中，每一個功能單元15包括至少一個接口(“IF”)，該至少一個接 口將該功能單元15耦接到其它功能單元15中的至少一個。盡管沒有明確示出，但是功能單元中的一個或多個還可以包括到IClO外部的一個或多個媒介的接口。每一個接口可以包括用于在兩個耦接的功能單元15之間傳遞的一組特定信號的連接。在一些情況下，接口可以相應(yīng)地配置成用于兩個不同功能單元之間的通信的先前限定的協(xié)議。接口還可以包括用于在耦接在一起的兩個功能單元15之間傳遞的握手信號的連接。握手信號可以用于傳遞同步兩個功能單元15之間的操作所需的握手信息，包括功能單元15相對于彼此以不同時鐘頻率操作的情形。握手還可以用于確保以減小的時鐘頻率操作的兩個功能單元15使它們各自接收的時鐘信號在相同時鐘周期上啟用。如果以減小的頻率操作的兩個功能單元15沒有使它們各自的時鐘信號在相同周期上啟用，則時鐘控制單元12可以改變對應(yīng)的使能信號對于至少一個粗糙時鐘門控單元14有效的模式，以將兩個時鐘信號對準(zhǔn)(即，在根時鐘信號的相同周期上，對應(yīng)的時鐘使能信號有效)。在一些實(shí)施例中，時鐘控制單元12可以配置成使向每一個粗糙時鐘門控單元提供的使能信號同步，使得在以減小的頻率操作時它們每一個都在相同根時鐘周期上有效。時鐘樹現(xiàn)在參照圖2，該圖示出了可以在IC 10中實(shí)現(xiàn)的時鐘樹的一個實(shí)施例。在所示實(shí)施例中，時鐘發(fā)生器11配置為生成經(jīng)由時鐘驅(qū)動器13傳遞到根時鐘信號節(jié)點(diǎn)的時鐘信號。時鐘發(fā)生器11可以是任意適當(dāng)類型的時鐘生成單元，諸如鎖相環(huán)(PLL)或環(huán)形振蕩器。根時鐘信號可以經(jīng)由附加的反相器13的實(shí)例分配到粗糙時鐘門控單元14的各個實(shí)例(為了圖示方便，這里僅示出其中一個)。每一個粗糙時鐘門控單元14被耦接成將各自的時鐘信號輸出到對應(yīng)的功能單元15的實(shí)例。每一個粗糙時鐘門控單元14輸出的時鐘信號可以經(jīng)由另一反相器13提供到每一個功能單元15中的多個不同的葉節(jié)點(diǎn)17。每一個葉節(jié)點(diǎn)17包括精細(xì)粒度時鐘門控單元16以及一個或多個同步電路19。同步電路19可以包括觸發(fā)器、鎖存器和/或根據(jù)時鐘信號操作的其它類型電路。每一個精細(xì)粒度時鐘門控單元16可以具有耦接到其的少至一個的同步電路19。每一個精細(xì)粒度時鐘門控單元16還可以接收對應(yīng)的使能信號(例如，ΕΝ0)，每一個使能信號可以獨(dú)立于其它使能信號有效和無效。時鐘控制單元12可以通過使對應(yīng)的使能信號無效來阻止時鐘提供到任何葉節(jié)點(diǎn)17的同步電路19。這可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)粒度電力節(jié)省。當(dāng)給定使能信號有效時，其對應(yīng)的精細(xì)粒度時鐘門控單元16可以允許時鐘信號被提供給耦接至IJ其的同步電路。盡管沒有明確示出，但是功能單元15可以包括耦接到每一個葉節(jié)點(diǎn)且配置為確定其對應(yīng)的同步電路19是激活還是未激活的性能監(jiān)視電路系統(tǒng)。該信息可以如上面論述的那樣隨性能信息一起提供。如前面所表明的那樣，時鐘樹21可包括在各個時鐘分配分支中的多個反相器13。代替反相器使用非反相緩沖器的實(shí)施例是可行的，并且被預(yù)期。在任一情況下，反相器/緩沖器的使用可以用于控制各個葉節(jié)點(diǎn)17之間分配的時鐘信號的偏離(skew)，從而使得葉節(jié)點(diǎn)17之間以及功能單元15之間時鐘邊緣基本對準(zhǔn)。示例件時鐘門控單元圖3是時鐘門控單元的一個實(shí)施例的邏輯圖。圖3所示的時鐘門控單元25的配置可以用于實(shí)現(xiàn)上面論述的粗糙時鐘門控單元14和精細(xì)粒度時鐘門控單元16。然而，注 意，在一些實(shí)施例中，粗糙時鐘門控單元和精細(xì)粒度時鐘門控單元可以利用不同配置實(shí)現(xiàn)。所示實(shí)施例中的時鐘門控單元25包括鎖存器26和與門27。所示實(shí)施例中的鎖存器26是電平敏感鎖存器，其耦接成在其“D”輸入上接收使能信號(“EN”)且在其時鐘輸入上接收輸入時鐘信號(“Clkln”)。鎖存器26的輸出是同步了的使能信號(“Enln”)，其作為第二輸入提供到與門27。當(dāng)提供到與門27的同步使能信號為高時，時鐘門控單元25的輸出(來自與門27)跟隨輸入時鐘信號的狀態(tài)。否則的話，輸出時鐘信號為低。注意，圖3所示的時鐘門控單元25的配置僅僅是用于時鐘門控電路的許多可能的配置中的一種。例如，利用根據(jù)使能信號而導(dǎo)通或截止的通門(Passgate)的時鐘門控電路是可能的，并且被預(yù)期，其中當(dāng)使能信號有效時時鐘信號通過。在另一實(shí)施例中，沒有鎖存器的簡單與門是可能的，并且被預(yù)期用作時鐘門控電路。時序4是時序圖，示出了使用時鐘門控單元相對于輸入時鐘信號改變輸出時鐘信號的頻率。在圖的左手側(cè)，使能信號(“ENIn”)保持為有效。在這種情況下，輸出時鐘信號(“ClkOut”)跟隨輸入時鐘信號(“Clkln”)，且具有相同的頻率和占空因數(shù)(在該情況中為50%)。移至?xí)r序圖右側(cè)，對于每四個時鐘信號中的三個使能信號保持為無效，對于每四個中的一個保持為有效。結(jié)果，輸出時鐘信號對于每四個周期中的僅一個轉(zhuǎn)變?yōu)楦?。?shí)際上，在該情況下輸出時鐘信號跟隨使能信號。在該示例中輸出時鐘信號的頻率為輸入時鐘信號的頻率的1/4，而占空因數(shù)為1/8。通常，對于給定的N值，當(dāng)提供到時鐘門控單元的時鐘使能信號可以以1/N的占空因數(shù)提供以產(chǎn)生具有基頻的1/N的有效頻率的時鐘信號時，減小的時鐘頻率信號的占空因素可以是1/2N。注意，所示的示例中顯示的兩個不同輸出時鐘頻率之間的改變可以通過上述硬件的各種實(shí)施例動態(tài)地實(shí)現(xiàn)。例如，如果圖I的時鐘控制單元12確定給定功能單元15可以以更低時鐘頻率操作，則它可以使提供到其對應(yīng)粗糙時鐘門控單元14的使能信號無效，并且對于每N個時鐘周期中的僅一個周期開始使其有效。對于剩余的N-I個時鐘信號，使能信號可以保持為無效。由于改變可以通過使能信號的有效/無效模式實(shí)現(xiàn)，所以不需要中止對應(yīng)功能單元15的操作來實(shí)現(xiàn)頻率改變。此外，返回到輸入時鐘信號的全頻率可以通過使使能信號有效并保持在該狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。注意，所示的示例僅涉及兩個時鐘頻率，即全頻率和是全頻率的1/4的減小頻率。然而，可以是附加時鐘頻率的實(shí)施例是可行的，并且被預(yù)期。例如，時鐘控制單元可以允許以全頻率、全頻率的1/2 (通過對于每兩個時鐘周期中的一個使使能信號有效)或如圖所示的該頻率的1/4為周期的輸出時鐘信號。此外，還可以通過以兩個不同的占空因素的各種混合序列啟用全頻率和1/N頻率時鐘來實(shí)現(xiàn)各種有效頻率。此外，N的值在一些實(shí)施例中可以固定，以簡化時鐘門控單元的設(shè)計(jì)。固定的N值還可以簡化跨越各種粗糙時鐘門控單元的時鐘信號同步。方法流程圖現(xiàn)在參照圖5，示出改變時鐘門控單元輸出的時鐘信號的頻率的方法的一個實(shí)施例的流程圖。在所示的實(shí)施例中，方法500始于將輸入時鐘信號和使能信號提供到粗糙時 鐘門控單元(框505)。粗糙時鐘門控單元可以耦接成在使能信號有效時將輸出信號提供至對應(yīng)地耦接的功能單元。當(dāng)使能信號保持為無效狀態(tài)時，可以阻止輸出時鐘信號被提供到功能單元。當(dāng)使能信號在其有效和無效狀態(tài)之間周期性地切換時，相比于輸入時鐘信號的全頻率和占空因數(shù)，粗糙時鐘門控單元可以有效地向功能單元提供具有更低的頻率和更小的占空因數(shù)的輸出時鐘信號。如果輸出時鐘信號以全頻率提供(框510，全)，則使能信號可以保持為有效狀態(tài)(框515)。時鐘信號可以以全頻率(例如與輸入時鐘信號相同的頻率)和占空因數(shù)提供到對應(yīng)的功能單元(框515)。如果輸出時鐘信號要以減小的頻率提供(框510，減小的)，則使能信號可以被切換(框520)。而且，可以使使能信號對于輸入時鐘信號的每N個周期中的一個周期有效，且對于輸入信號的剩余N-I個時鐘周期無效。N值可以是大于一的整數(shù)值。通過如這里描述的那樣以周期方式使使能信號有效，相對于輸入時鐘信號，輸出時鐘信號可以以減小的頻率和占空因數(shù)有效地提供。如果在以全時鐘頻率操作時確定輸出時鐘頻率要被減小(框525，是)，那么該方法可以轉(zhuǎn)移到框520。否則的話，可以根據(jù)框515使使能信號保持為有效并且輸出時鐘信號。如果在以減小的時鐘頻率操作時確定時鐘頻率要返回到全時鐘頻率(框530，是)，那么該方法轉(zhuǎn)移到框515，停止使使能信號周期性有效，并且作為代替使使能信號保持為有效。否則的話，該方法繼續(xù)根據(jù)框520提供減小頻率的輸出時鐘信號。對輸出時鐘頻率的改變(減小和增大)可以動態(tài)地執(zhí)行，而不需要在進(jìn)行頻率改變時對進(jìn)行接收的功能單元的任何中止操作。雖然所示實(shí)施方式中的方法僅對兩個頻率執(zhí)行(全頻率和減小頻率),但是應(yīng)注意，該方法可以修改成適應(yīng)附加的時鐘頻率。例如，預(yù)期一種方法，其中輸出時鐘可以以與輸入時鐘信號相同的頻率(例如全時鐘頻率)、第一減小頻率(例如輸入時鐘頻率的1/2)和第二減小頻率(例如輸入時鐘頻率的1/4)來提供。這些頻率之間的改變可以通過改變使能信號有效和無效的模式來實(shí)現(xiàn)。對于全時鐘頻率，使能信號可以保持為有效。對于1/2全頻率的輸出時鐘信號，使能信號可以對于輸入時鐘信號的每兩個周期中的一個周期有效，對于每兩個周期中的另一個周期無效。對于1/4全頻率的輸出時鐘信號，使能信號可以對于每四個輸入時鐘周期中的一個周期有效，對于每四個輸入時鐘周期中的其余三個周期無效。
示例件系統(tǒng)下面轉(zhuǎn)向圖6，示出了系統(tǒng)150的一個實(shí)施例的框圖。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)150包括耦接到一個或多個外圍設(shè)備154以及外部存儲器158的IClO (例如，根據(jù)圖I)的至少一個實(shí)例。還提供了電源156，其將電源電壓供應(yīng)至IClO以及將一個或多個電源電壓供應(yīng)至存儲器158和/或外圍設(shè)備154。在一些實(shí)施例中，可以包括多于一個的IClO的實(shí)例(也可以包括多于一個的外部存儲器158)。取決于系統(tǒng)150的類型,外圍設(shè)備154可以包括任何所需的電路系統(tǒng)。例如,在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)150可以是移動設(shè)備(例如個人數(shù)字助理(PDA)、智能電話等)，并且外圍設(shè)備154可以包括用于各種類型的無線通信的設(shè)備，諸如wifi、藍(lán)牙、蜂窩電話、全球定位系統(tǒng)等。外圍設(shè)備154還可以包括附加的儲存裝置，包括RAM儲存裝置、固態(tài)儲存裝置或盤儲存裝置。外圍設(shè)備154可以包括用戶接口設(shè)備，諸如顯示屏幕，其包括觸摸顯示屏或者多點(diǎn)觸摸顯示屏、鍵盤或其它輸入設(shè)備、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器等。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)150可以是 任何類型的計(jì)算系統(tǒng)(例如臺式個人計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、工作站、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)等)。外部存儲器158可以包括任何類型的存儲器。例如，外部存儲器158可以是SRAM、動態(tài) RAM (DRAM),諸如同步 DRAM (SDRAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR、DDR2、DDR3、LPDDRl、LPDDR2等)SDRAM、RAMBUS DRAM等。外部存儲器158可包括存儲器設(shè)備所安裝到的一個或多個存儲器模塊，諸如單列直插存儲器模塊(SIMM)、雙列直插存儲器模塊(DIMM)等?！┩耆斫庖陨瞎_內(nèi)容，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言許多變型和修改將變得顯而易見。希望所附權(quán)利要求解釋為涵蓋所有這樣的變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括 時鐘樹，耦接成將時鐘信號分配到多個葉節(jié)點(diǎn)中的每一個，其中每一個葉節(jié)點(diǎn)耦接到一個或多個同步電路； 多個精細(xì)粒度時鐘門控單元，其中所述多個精細(xì)粒度時鐘門控單元中的每一個被配置為對提供到所述多個葉節(jié)點(diǎn)中的對應(yīng)一個葉節(jié)點(diǎn)的所述一個或多個同步電路中的每一個的時鐘信號進(jìn)行門控； 功能單元，包括所述多個葉節(jié)點(diǎn)的子集； 粗糙時鐘門控單元，被配置為對所述多個葉節(jié)點(diǎn)的子集中的每一個的時鐘信號進(jìn)行門控；以及 門控控制單元，耦接到所述粗糙時鐘門控單元，其中所述門控控制單元被配置為通過啟用所述時鐘信號的每N個周期中的一個周期且禁用所述時鐘信號的每N個周期中的N-I個周期來選擇性地控制提供到所述多個葉節(jié)點(diǎn)的子集中的每一個的時鐘信號的頻率。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，還包括時鐘生成單元，所述時鐘生成單元被配置為產(chǎn)生時鐘信號。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述門控控制單元還耦接成向所述精細(xì)粒度時鐘門控單元中的每一個提供各自的使能信號，其中所述精細(xì)粒度時鐘門控單元中的每一個被配置為當(dāng)其各自的使能信號有效時將時鐘信號提供到各自耦接的同步電路，并且還被配置為當(dāng)其各自的使能信號無效時阻止時鐘信號被提供到各自耦接的同步電路。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述同步電路包括至少一個觸發(fā)器電路和至少一個鎖存器。
5.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述粗糙時鐘門控單元和每一個所述精細(xì)粒度時鐘門控單元包括鎖存器和與門，所述鎖存器耦接成接收使能信號和時鐘信號，所述與門具有耦接成從所述鎖存器接收所述使能信號的第一輸入和耦接成接收所述時鐘信號的第二輸入。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述功能單元被配置為在改變時鐘信號的頻率期間繼續(xù)操作而不中止。
7.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述門控控制單元配置為動態(tài)改變時鐘信號的頻率。
8.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述門控控制單元被配置為 響應(yīng)于所述功能單元的處理工作量的減少，減小時鐘信號的頻率；以及 響應(yīng)于所述功能單元的處理工作量的增加，增大時鐘信號的頻率。
9.一種方法，包括 向粗糙時鐘門控單元提供第一時鐘信號，其中所述粗糙時鐘門控單元耦接成將基于所述第一時鐘信號的第二時鐘信號分配到時鐘樹的多個葉節(jié)點(diǎn)，其中所述多個葉節(jié)點(diǎn)中的每一個與對應(yīng)的精細(xì)粒度時鐘門控單元相關(guān)聯(lián)，所述精細(xì)粒度時鐘門控單元耦接成在被使能時將時鐘信號分配到對應(yīng)的一個或多個同步電路中的每一個同步電路，其中所述第一時鐘信號具有第一頻率，所述第二時鐘信號具有第二時鐘頻率； 將粗糙門控使能信號提供到所述粗糙時鐘門控單元，其中所述粗糙時鐘門控單元被配置為在所述粗糙門控使能信號有效時輸出所述第二時鐘信號，并且還被配置為當(dāng)所述粗糙門控使能信號無效時阻止所述第二時鐘信號；以及 通過對于所述第一時鐘信號的每N個周期中的一個周期使所述粗糙門控使能信號有效，以及對于所述第一時鐘信號的每N-I個周期使所述粗糙門控使能信號無效，而使所述第二時鐘頻率小于所述第一時鐘頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括時鐘生成單元產(chǎn)生所述第一時鐘信號并且將所述第一時鐘信號提供到所述時鐘樹。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括通過對于所述第一時鐘信號的每N個周期中的N個周期使所述粗糙時鐘門控使能信號有效，使所述第一時鐘頻率和所述第二時鐘頻率相坐寸ο
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述多個葉節(jié)點(diǎn)包括于功能單元中，并且其中所述方法還包括 將所述第二時鐘頻率從等于所述第一時鐘頻率動態(tài)地改變到小于所述第一時鐘頻率；以及 在所述動態(tài)地改變所述第二時鐘頻率期間繼續(xù)所述功能單元的操作。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括 響應(yīng)于所述功能塊的處理工作量的減少，將所述第二時鐘頻率從等于所述第一時鐘頻率減??；以及 響應(yīng)于所述功能塊的處理工作量的增加，將所述第二時鐘頻率增大到等于所述第一時鐘頻率。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括響應(yīng)于所述功能塊的處理工作量的增加，將所述第二時鐘頻率增大到等于所述第一時鐘頻率。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中N是大于一的整數(shù)值。
16.—種方法,包括 向時鐘門控單元提供第一頻率的根時鐘信號； 從所述時鐘門控單元輸出操作時鐘信號，其中所述操作時鐘信號基于所述根時鐘信號; 向所述時鐘門控單元提供使能信號； 通過對于所述根時鐘信號的每N個周期中的N個周期使所述使能信號有效，輸出所述第一頻率的所述操作時鐘信號；以及 通過對于所述根時鐘信號的每N個周期中的一個周期使所述使能信號有效，并且對于所述根時鐘信號的每N個周期中的N-I個周期使所述使能信號無效，輸出第二頻率的所述操作時鐘信號，所述第二頻率小于所述第一頻率。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括 向功能塊提供所述操作時鐘信號； 動態(tài)地改變所述第二頻率而不中止所述功能塊的操作。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括 響應(yīng)于所述功能塊的工作量的減少，將所述操作時鐘信號的頻率從所述第一頻率改變到所述第二頻率；以及 響應(yīng)于所述功能塊的工作量的增加，將所述操作時鐘信號的頻率從所述第二頻率改變到所述第一頻率。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中N是大于一的整數(shù)值。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括 第一時鐘門控單元接收所述根時鐘信號并且向第一功能塊提供所述第二頻率的第一操作時鐘信號； 第二時鐘門控單元接收所述根時鐘信號并且向第二功能塊提供所述第二頻率的第二操作時鐘信號；以及 時鐘控制單元在所述根時鐘信號的同一周期上使針對所述第一時鐘門控單元的第一使能信號和針對所述第二時鐘門控單元的第二使能信號有效。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用粗糙時鐘門控的動態(tài)頻率控制。公開了利用時鐘門控電路控制時鐘信號的頻率的方法和裝置。在一個實(shí)施例中，根時鐘信號和使能信號被提供至?xí)r鐘門控電路。時鐘門控電路被配置為當(dāng)使能信號有效時基于根時鐘信號提供操作時鐘信號。當(dāng)使能信號無效時，操作時鐘信號被阻止。操作時鐘信號的頻率可以通過對于每N個時鐘周期中的一個周期使該使能信號有效而以相對于根時鐘信號減小的頻率輸出。此外，操作時鐘信號的頻率可以通過改變相對于根時鐘信號使使能信號有效的比率來動態(tài)地改變，而不需要中止接收操作時鐘信號的功能單元的操作。
文檔編號H03K5/135GK102904553SQ20121024891
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者J·王, P·Y·婁 申請人:蘋果公司