[发明专利]半导体集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路，尤其涉及例如有效应用于包含多个微处理器(简称为“处理器”)的多处理器芯片的技术。

背景技术

由于元件随着半导体制造技术的进步而精细化，能够在1个芯片上集成庞大数量的晶体管。以往，处理器的高频化与精细化一起发展起来，但由于工作时功率的增加、或由漏电流引起的待机时功率的增加，越发难以实现工作频率的提高，进而在基于逻辑方式的改善的性能提高上也开始出现极限。

另一方面，出现了汽车的导航系统、手机、数字电视等将图像、声音、数据库信息这样的多种数据同时处理的数字民用设备，在短时间内处理特性不同的庞大的数据的要求日益提高。对于这样的要求，为了兼顾性能提高和功耗降低，使用了将通用处理器、专用处理器、可重构处理器或DSP(Digital Signal Processor)等加速器这样的各种处理器搭载在1个半导体芯片上的、所谓的多处理器芯片。利用多处理器芯片，通过并行进行处理，即使不使工作频率提高也能够获得高运算性能。

另外，在单核的LSI(半导体集成电路)中，通过控制处理器的频率和电压，实现了功耗降低。这是通过在处理器等的处理负载小时使频率和电压降低、或切断不进行运算的处理器的电源来谋求整个系统的功耗和发热量降低的技术。该方法在多个处理器被搭载于1个LSI上时也能通过应用对各个处理器控制频率和电压的技术来谋求功耗降低。例如，在专利文献1、专利文献2、以及专利文献3中，已知在多处理器结构系统中，通过操作系统的控制使系统的工作频率和电路的电源电压动态地变化，能够降低整个系统的功耗。

专利文献1：日本特开2002-99433号公报

专利文献2：日本特开2002-202893号公报

专利文献3：日本特开2001-229040号公报

发明内容

本发明人研究了包含多个处理器的半导体集成电路中的功耗降低技术。

以往，有对某个任务静态地指定了频率和电压的程序，由此能够以低功耗实现处理。另外，在要求实时性的处理中，使用如下方法，即，计算在处理中相对于要完成处理的时间的当前的处理的进展情况，动态地变更频率和电源电压而谋求功耗降低。这些的组合在例如作为图像处理的MPEG(Moving Picture Coding Experts Group/MovingPicture Experts Group)中，在必须以三十分之一秒处理一帧时，采用了如下方法，即，预先以低电压且低频率执行处理，在工作由于反复处理或异常的干扰而迟缓时使电源电压和频率提高。

但是，按照现有技术，即使执行对多个处理器静态地指定了频率和电压的程序，也不额外进行动态的频率控制。这是因为，以往，被静态地指定了电压和频率的LSI，其电路被分配给实时处理专用，或难以引入异常的干扰，多个实时处理不会同时进行，因此无需动态的频率控制。

但是，今后随着处理性能的要求越来越高，并且，随着多处理器化在嵌入式设备中也渐成主流，考虑到多个实时处理同时执行的情况和通过通信下载程序的情况，此时，出现对指定了静态的频率-电压控制的程序不按计划执行处理的情况。其主要原因在于，对作为公共资源的总线和公共存储器的访问与其它处理器的请求重叠。另外，存在对事件进行的处理、例如由于手机上有来电的情况或在数字家电中通过用户按开关而启动任务的情况而导致在预先静态地计划的频率-电压下进行的处理不能按计划执行的情况。

另外，随着多核化、众核化的发展，用于对各处理器进行频率-电压控制的信息、计算量都很大，有来不及进行频率-电压控制、整个芯片的处理本身也出现破绽的危险。

本发明的目的在于，兼顾包含多个处理器的半导体集成电路中的低功耗控制的实现和要求实时性地处理性能的保障。

本发明的另一目的在于，通过静态地指定的频率-电压控制和根据处理的进度对频率和电压的动态控制的协调来实现低功耗。

本发明的上述以及其它目的和新的特征将会通过本说明书的记述和附图得以明确。

简单说明本申请所公开的发明中有代表性的发明的概要如下。

(1)一种半导体集成电路，包含通过分别被提供电压和时钟信号而能执行程序的多个处理器，还包含管理单元，该管理单元用于通过组合第一控制和第二控制来使在上述处理器中进行处理的进度加速，其中，上述第一控制根据上述程序所包含的控制信息来变更上述电压的值和上述时钟信号的频率；上述第二控制按照在上述处理器中进行处理的进展情况来变更被提供给该处理器的上述电压的值和上述时钟信号的频率。