TWI240855B - Processor with adjustable operating frequency and method thereof - Google Patents

Description

1240855 坎、發明說明： 案號:93107643 94年6月14日修正 【毛明所屬之技術領域】 關方法。 ^月係相關於處理為，尤指_種可調整操作頻率的處理裝置及相 【先前技術】 ^ a Uetch)私式私令與資料、對提取的資料執行 Γ Γ邏輯運算或數學運算，將運算得出的結果存回系 需=可:ΓΓ量測一處理器處理—特定工作(或程式)所 (Perforce) 式所需的時間可以表示為：（程式中所包含的指令數目）χ (每 率i日!脈週期）χ (一時脈週期的長度）。故處理器的執行效 h文到w十時所產生的各種參數決定。*「f線式架構

Pained St™ture)是—種可用來加快處理器之處理 ^hroughput)的系統架構。在管線式架構下指令的處理工作係被 为成-系列的步驟，每-個步驟皆可稱為—「管線階段」 stage)° 舉例來說，大多數的處職會將對指令處理的程序至少區分成扑 令提取（instruction fetch4皆段、解碼（dec〇de)階段、執行曰 (execute)階段、以及寫回（writebad〇 ，㈣f 會需要最多的處理時間’因此’在設計處理器時，一般都會 脈的時脈賴設計成可供執行階段處理較為複雜的指令（因為這'、雨^ 就是處理⑽速度瓶頸）之時間長度，若是使㈣時脈週期太短%吊 當處理器處理到需要較長執行時間的指令時，就會有 抽 行失敗（fail)的情形發生。 、·日&或疋執 1240855 案號：93107643 【發明内容】 94年6月14日修正 可動態調整操作頻率的處理器以 本發明的一個目的在於提供一種 及相關方法。 依據本發明之實施例，係揭露一種處理裝置，其包含有一時脈提供 ，，用來?供-參考日械；以及—處理核心，編嫌該時脈提供模 、、且’用來以官線方式，依據該參考時脈處理—第_指令；其中' ^供模組可依據該第-指令調整該參树脈以決定該處理核 苐一指令所使用之時間長度。 以 依據本發明之實施例，亦揭露—種使用—處理裝置處理_第 令的方法，該方法包含有以下步驟：產生—參料脈；判斷該第: 令之類別；依據該第-指令之_選擇性地機鱗考時脈；以及^ 據該參考時脈執行該第一指令。 【實施方式】 請參閱圖-，圖-為本發明處理器的一實施例示意圖。圖一中的處 理器100於功能上包含有-處理核心m以及一時脈提供模組15〇。處 理核心110包含有-指令提取階段115、一解碼階段12〇、一執行階段 伽、以及-寫回階段135，為實現上述之處理核心、削所需要之_ ㈣體架構及操_理係為熟習此徽術者所歧悉知，故無須在此 重覆說明，而熟習此項技術者亦應可理解，上述之各個階段僅為處理 核〜之貝&例’其他彳f合本發明精神及翻亦屬於本發明之保護標 的。時脈提供模組150係用來提供處理核心11〇所需的參考時脈CKR， 其包含有-多相辦脈產生H 155、—相位選擇器16G、以及一判斷模 組165。為了說明的方便，本實施例中係以可產生四個時脈訊號CK卜 CK2、CK3、CK4的多相位時脈產生器155來舉例說明，然而本發明並不 1240855 案號：93107643 受時脈訊號的數目所限制 94年6月14曰修正 作=理。器=所需處理的指令在執行階段13〇大多需要^的 率‘，的指令需要化的執行時間。在使用單-操作頻 處理二使:===而即8-之指令)，則 19· 十丑 疋125ΜΗΖ，因為若是使用大於 脈的相位依序相差90。。每#解碼階段丨 = 至 rri65_ 置（未顯不），§_裝置中可儲存_對照表，卿 ;触健麟解碼階段⑽ 控制訊_L。_模組==== 於M S時，㈣_訊細L控制= 執 固定的原始時脈（例如CK1)來作為參考時脈CK ^概供 在這個時㈣以蘭HZ嶋作解雜行第—齡。W理益⑽ ·«-) J CTRL 160 t ^；Γ(^ 至另-相位落後的原鰣脈（例如CK2) )切換 ====_响咖「St 1240855

ll：Wi〇7643J 94年6月14日修正 提供16G___始時脈之間以 曰，脈CKR的4圖。在處理所需執 二 時，處理器固定提供-原始時脈（例如 s的才” 在判斷模組165判斷出該第一指令所需執行)=彡考犧™，至於 由控制訊號CTRL控制相位選擇器16〇 ’其即藉 CK3或CK4以產生不同時間亦可㈣換至原始時脈 CKR就會續二卿，此時處理^⑽巾:果)=產生的參考時脈 從時間點T1到T2的時段來執行此第—指令 r；:r； ^ ㊉執灯右疋在弟-指令之後的指令所需的執 則相位選擇H即可峡娜縣雜GK2 時 故= 理核心110又恢復回133MHz的操作頻率。考寺脈CKR故之後處 施例中，多時脈相位產生器155可以是一個延遲鎖定迴路 (delay locked loop)，相位選擇器 16〇 相位產生^5 供具林__ 擇= 所能使邮碰方式也就越多。t然，在前制===〇 所做„作毅浦至她更落彳_嫌，崎紅，二= 悉3他各種為熟習此項技術者所廣泛 者，均屬於本脈她細155所提供之功能 伟用請’圖三為本發騎提出之方法的-實施例流程圖，用來 W襄置處理-第-指令，以下將詳述圖三中的各個步驟： 步驟310 ·產生具有不同相位之複數個原始時脈。 步驟320 :判斷該第一指令之類別。 步驟330 ·依據該第一指令之類別，對該等原始時脈進行選取動作以 b. 1240855 曰f%)正替換頁 — ~一； 94年6月14 案號:93107643 曰修]Ε ΐ生第二實：的步㈣。可區分為兩種情 的時間來執二的一 =::=處理 考時脈執行該第供該處理裝置依據該參 無法提供該處理裝置第^始時脈 脈），以產生㈣的相位係落後於該第—原始時 行該第-指令 供該處雜置域該參考時脈執 步驟34G :依據該參考時脈執行該第一指令。 始時 相位切換的方式（亦即向後的=S则—指令時’透過前述 中的方法可以選擇性地提供處理發明之實施例 執行不同的指令。 处糾具有不同知作頻率之時脈訊號來 t於本發明之實施例中所揭露的作法可以讓處理器具有可變的掸 造:U此能夠提升系統的效能，也因此能夠提高處理器晶片於製 蝴麵所 圖式簡單說明】 圖式之簡單說明 1240855 案號：93107643 94年6月14日修正 圖一為本發明處理器的一實施例示意圖。 圖二為圖一中之相位選擇器切換於不同的原始時脈之間以提供參考時 脈CKR的示意圖。 圖三為本發明所提出之方法的一實施例流程圖。 圖式之符號說明 100 處理裝置 110 處理核心 115 指令提取階段 120 解碼階段 130 執行階段 135 寫回階段 150 時脈提供模組 155 多相位時脈產生器 160 相位選擇器 165 判斷模組

Claims (1)

1240855 拾、申請專利範圍： 案號:93107643 94年6月14曰修正 ^ 一種具有可調整操作頻率之處理裝置，包含： 一時脈提供模組，用來提供一參考時脈；以及 一處:核心，迪於該時脈提供模組，依據該參考時脈處理—第一指 其中=提 ====該參考時脈以決定該處理 3' 4. 範圍^項所述之處理裝置，其中該時脈提供模組包含： 日、氏產生斋，用來產生具有不同相位之複數個原始時脈；以 一相祕於1 好相位時脈產生器以及該處理核心，用來依 μ弟-指令翁轉原辦脈之—以產线參考時脈。 5· 範圍第4項_之處理裝置，其中該多相位時脈產生器係 為一延遲鎖定迴路。 τ 選擇1§係為一多 6·如中請專利範圍第4項所述之處理裝置，其中該相位 工器。 7.如申請專利範圍第1項所述之處理裝置，其另包含有： -判斷拉組’減於該處理核心與該時脈提供模組，依據該第一指令 12 1240855 案號:93107643 之類別控制該時脈提供模組調整該參考時脈。 94年6月14曰修正 8. 如申請專利範圍第7項所述之處理裝置，其 -儲存單元，用雜存-對.絲，靖絲包 紀錄一類別/控制值對應關係；以及 ^ + 一比接ΐ該儲存單元，用來比較該對照表與該第一指令以輸 出-控制值來控制該時脈提供模組調整該參考時脈之相位。 9.如中請專利範圍第1項所述之處_置，其中 處理裝置。 管線式 10· —種使用一處理裝置處理一第一指令的方法，包含： 產生一參考時脈； s · 判斷該第一指令之類別； 依據該第一指令之類別選擇性地調整該參考時脈； 依據該參考時脈執行該第一指令。 ’ 以及 11·如申請專利範圍第10項所述之方法，另包含· 產生具有不同相位之複數個原始時脈； 其中，若該第—指令對應—第__，則該方法係選取—第一原 脈以產生該參考時脈；若該第—指令對應―第二類別，_方法 取一第一原始時脈以產生該參考時脈。 、 12·如申請專利範圍第1〇項所述之方法，另包含·· 比較該第-指令與-對照表單以產生一控制^號， 整該參考時脈。 號，依據該控制信鞔調 13_如申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中於該調整步驟中係依據姨第 一指令之類別調整該參考時脈之相位。 13 1240855 94年6月Μ日修正 14·::===’其中於該調整步驟中係以相位吞 〖判斷該第 15.如申請專利範圍帛1〇項所述之方法，其中於該觸 一指令所須之執行時間。 16. —種具有可調整操作頻率之處理裝置，包含·· -時脈提供模組’用來依據—雜㈣錢，提供_ 令； -處1 核心，耦接於該時脈提供模組，依據該參考時脈處理一第一指 其中該時脈控制信號係與該第一指令相對應。 Π.如申請專利範圍第16項所述之處理裝置，其中該 該時脈控制信號調整該參考時脈之相位。 徒仏核組係依據 18. 如申請專利範圍第17項所述之處理褒置，其 位吞嗟之方式調整該參考時脈之相位。 如,、拉組係以相 19. 一如多申項戶Γ之處理裝置，其中該時脈提供模組包含： 及’、為，用來產生具有不同相位之複數個原始時脈；以 之一以產 一相綱錄料原始時脈 如申請專利範圍第16項所述之處理裝置，另包含： 一判斷模ΙΕ，麵麟處職心购日她提^ 之類別，輸出該時脈控制信號。 爆亥弟才曰ν 14 20. 1240855 拾壹、圖式： ^生替换頁 94年6月14日修正 15