[发明专利]片上系统及其缓存器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是关于集成电路领域中的片上系统及其缓存器。

背景技术

在片上系统(System-on-Chip)结构中，当微控制器读取保存在片外硬盘中的指令和数据时，通常片上系统依次把保存在该片外硬盘的指令或数据读到片外内存中，然后把片外内存中的指令或数据导入到片上系统的缓存器中，最后由微控制器从缓存器中读取指令和数据执行操作。其中，片上的缓存器一般部是采用静态随机访问存储器(SRAM，Static RandomAccess Memory)来做的。在微控制器单元读取缓存器中的指令和数据时，如果系统内发生了中断或异常，系统会把现场内容包括中断堆栈，用户堆栈，全局变量，局部变量等等，全部保存到缓存器中。待中断或异常处理完成后，微控制器会把保存在缓存器中的现场内容全部恢复，继续执行被中断的指令或数据。在执行中断或处理异常这一期间，缓存器需要一直保持上电的状态才能够使其保存的数据不丢失。这很容易产生静态漏电功耗，随着工艺尺寸越做越小，缓存器在整个片上系统中占的比例和面积也愈来愈大。例如在深亚微米工艺节点(DSM)下这一问题尤为突出，静态漏电功耗甚至会大于动态功耗。

此外，当指令或数据导入缓存器而被微控制器执行时，如果片上系统的缓存器发生断电；由于现有的片上系统的缓存器采用SRAM，基于SRAM断电会丢失存储内容的特性，在重新上电后，片上系统的缓存器的指令和数据需要重新导入。这意味着指令和数据需重新从片外硬盘读入到片外内存，然后被导入到片上系统的缓存器，且微控制器需从头开始执行程序方可。不仅浪费了很多的功耗，也大大地降低了微控制器从低功耗模式(缓存器掉电)转为正常工作模式的速度。

综上所述，在电子产品日趋小型化、低功耗的趋势下，现有片上系统所使用的缓存器势必不能满足市场的需求，亟需改进。

发明内容

本发明克服了现有技术中静态漏电功耗过大且恢复正常工作的速度较慢等缺陷，提出了一种片上系统及其缓存器。

本发明提出了一种片上系统，包含：

微控制器；及

缓存器，存储供所述微控制器读取的指令与数据；其中，所述缓存器包含非易失性静态随机访问存储器；在所述缓存器进入掉电模式前，所述非易失性静态随机访问存储器能够保存所述片上系统的现场内容。

其中，当所述缓存器重新上电后，所述片上系统从所述非易失性静态随机访问存储器内恢复所述现场内容，并根据所述现场内容中的程序指针从片外导入指令和数据到所述缓存器以继续执行程序。

其中，增大所述非易失性静态随机防问存储器在整个所述缓存器内的容量大小比例，在所述缓存器进入掉电模式前，所述非易失性静态随机访问存储器还可以保存将要被所述微控制器处理的部分或全部指令和/或数据。

其中，当所述缓存器重新上电后，所述片上系统从所述非易失性静态随机访问存储器内恢复所述现场内容，并继续执行保存在所述非易失性静态随机访问存储器内的所述掉电前将要被微控制器处理的部分或全部指令和/或数据。

其中，进一步地，所述缓存器完全是由非易失性静态随机访问存储器构成。

其中，当所述缓存器重新上电后，所述片上系统继续执行掉电前保存在所述缓存器内的被中断的指令和数据。

本发明还提出了一种缓存器，应用于所述片上系统，存储供所述片上系统的微控制器读取的指令与数据；其中所述缓存器包含：非易失性静态随机访问存储器；在所述缓存器进入掉电模式前，所述非易失性静态随机访问存储器能够保存所述片上系统的现场内容。

其中，增大所述非易失性静态随机访问存储器在整个所述缓存器内的容量大小比例，在所述缓存器进入掉电模式前，所述非易失性静态随机访问存储器能够保存所述缓存器内将要被微控制器处理的部分或全部指令和/或数据。

其中，进一步地，所述缓存器完全是由非易失性静态随机访问存储器构成。

根据本发明实施例的片上系统及其缓存器不仅克服了静态漏电功耗大的问题，同时在超低功耗模式(缓存器掉电)结束后能够很快的恢复现场且继续执行指令或数据。

附图说明

图1是一片上系统从片外导入程序(指令和/或数据)的流程示意图；

图2是根据本发明一实施例的片上系统的缓存器的结构及程序执行过程示意图；

图3是采用图2所示的缓存器的片上系统的程序执行流程图；

图4是根据本发明另一实施例的片上系统的缓存器的结构及程序执行过程示意图；