專利名稱：處理器及其驅(qū)動方法與電子信息處理產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有低耗電功能的處理器以及內(nèi)置著它的信息處理產(chǎn)品的低耗電技術。
背景技術：
近年來，在電子信息產(chǎn)品及便攜式信息處理產(chǎn)品的領域，在提高這些產(chǎn)品所使用的處理器的處理能力的基礎上，進一步降低處理器的耗電量，這在便攜式信息處理裝置的技術領域中，尤其重要。
降低耗電量，通常利用控制供給處理器的時鐘脈沖的頻率及電源電壓來實現(xiàn)(參閱專利文獻1及專利文獻2)。作為現(xiàn)有技術處理器的驅(qū)動模式，設置低耗電動作模式，使處理器的耗電量降到低于通常的動作模式(非低耗電動作模式)，從而降低處理器單體中的耗電量。就是說，在現(xiàn)有技術的低耗電模式中，控制供給處理器的時鐘脈沖頻率和電源電壓，以便減少處理器單體的耗電量即處理器的發(fā)熱量。
專利文獻1特表2001-517332號公報專利文獻2特表2002-543513號公報綜上所述，現(xiàn)有技術的低耗電模式，著眼于處理器單位時間的耗電?？墒?，從電池的消耗的角度考慮時，卻必須考慮整個時間的耗電量。就是說，需要考慮為了完成所定量的處理而消耗的電能。這時，現(xiàn)有技術的低耗電模式就未必能實現(xiàn)低耗電動作。
采用現(xiàn)有技術的低耗電模式使處理器動作時，的確能降低處理器中單位時間的耗電量?？墒?，這時，由于在電源的效率下降的同時，處理器的處理能力也下降，所以，完成所定量的處理所需的時間就要變長，電池的消費時間也要隨著增加。因此，盡管降低了單位時間的耗電量，但由于完成一個處理所用的時間變長，所以整體的耗電量(＝單位時間的耗電量×處理所需的時間)卻往往并沒有減少。就是說，采用低耗電模式導致處理時間的增加的比例，超過采用低耗電模式導致耗電量減少的比例時，從電池的消耗的角度上看，耗電量反而增加了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述問題實施的，其目的要提供真的減少電池的耗電量的處理器及其驅(qū)動方法，以及具有這種處理器的電子信息產(chǎn)品。
本發(fā)明涉及的處理器，是在用時鐘脈沖振蕩器供給的時鐘脈沖信號的頻率動作的同時，還用電源電路供給的電源電壓動作，時鐘脈沖信號的頻率及所述電源電壓可以控制的處理器。通過控制時鐘脈沖振蕩器供給的時鐘脈沖信號的頻率及電源電路供給的電源電壓，使取決于頻率、電源電壓和電源電路的電源效率、處理單位數(shù)據(jù)所消耗的能量，成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值。針對單位數(shù)據(jù)處理的能量消耗，通過頻率、電源電壓、和電源電路的電源效率確定。
處理器可以具有根據(jù)頻率、電源電壓和電源電路的電源效率，算出處理單位數(shù)據(jù)所消耗的能量的部件；和控制時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓，使能量消耗成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值的部件。
處理器還可以具有記錄著將取決于頻率、電源電壓和電源電路的電源效率的能量消耗，與所定的數(shù)據(jù)處理相關聯(lián)后存放的表的存儲部件；和根據(jù)存儲部件存放的表，控制時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓，使能量消耗成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值的部件。
處理器還可以具有設定時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓的值，使取決于頻率、電源電壓和電源電路的電源效率的能量消耗，成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值的第1動作模式；和與第1動作模式不同的第2動作模式。
處理器可以監(jiān)視與電源電路連接的電池的狀態(tài)，按照電池的狀態(tài)，切換動作模式。
處理器可以按照電源電路的溫度，變更第1動作模式中設定的頻率及電源電壓的值。
處理器僅在下載處理、靜止畫面的顯示處理、拍攝成的圖象的記錄處理等所定處理時，以所述第1動作模式動作。
本發(fā)明涉及的電子產(chǎn)品，包含時鐘脈沖振蕩器、電源電路及所述處理器。
本發(fā)明涉及的方法，是在用由時鐘脈沖振蕩器供給的時鐘脈沖信號的頻率動作的同時，還用電源電路供給的電源電壓動作，時鐘脈沖信號的頻率及所述電源電壓可以控制的處理器的驅(qū)動方法?？刂茣r鐘脈沖振蕩器供給的時鐘脈沖信號的頻率及電源電路供給的電源電壓，使取決于頻率、電源電壓和電源電路的電源效率的、處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗，成為最小值或在包含該最小值的所定范圍內(nèi)的值。
采用本發(fā)明后，由于是通過頻率、電壓和電源的電源效率，規(guī)定對單位數(shù)據(jù)處理消耗的能量較小的動作區(qū)域，并使處理器在該小的動作區(qū)域中進行運算處理。所以與單純地使處理器進行低耗電化的技術相比，可以抑制電子信息產(chǎn)品的耗電量，其結(jié)果，例如可以獲得延長電池的使用時間的效果。該效果在不直接與商用電源連接，而由電池獲得能量的便攜式信息處理裝置中尤為明顯。


圖1是表示本發(fā)明涉及的電子信息裝置的結(jié)構的圖。
圖2是表示電源電路的結(jié)構的圖。
圖3的表示時鐘脈沖頻率和各能量消耗等的計算值之間的關系的曲線圖。
圖4A是講述處理器的功能的圖。
圖4B是講述處理器的其它功能的圖。
圖5是表示設定值表的一個示例的圖。
圖6是動作模式設定處理的流程圖。
圖7是電池的各種消耗電流的可放電容量與電壓的關系的一個示例的曲線圖。
圖8是電源電路控制處理的流程圖。
圖9是表示最佳電力模式用設定值表的一個示例的圖。
圖10是表示最佳電力模式的設定值的決定處理的流程圖。
圖11是表示最佳電力模式的設定值的決定處理的其它示例的流程圖。
圖12是表示本發(fā)明涉及的電子信息裝置的其它結(jié)構的圖。
圖中10-處理器、20-時鐘脈沖振蕩器、21-振蕩電路、22-分頻電路、30-電源電路、40-電池、50-數(shù)據(jù)存放部、60-輸入操作部、70-顯示部。
具體實施例方式
下面，參閱附圖，講述本發(fā)明涉及的處理器及處理器的驅(qū)動方法的實施方式。此外，在附圖中，將實質(zhì)上具有相同功能的構成要素，用相同的符號表示。
(第1實施方式)圖1示出本發(fā)明第1實施方式的電子信息產(chǎn)品的結(jié)構。本實施方式的電子信息產(chǎn)品包括處理器10、時鐘脈沖振蕩器20、電源電路30、數(shù)據(jù)存放部50、輸入操作部60、和顯示部70。
處理器10是CPU等的運算處理裝置，向時鐘脈沖振蕩器20發(fā)出頻率控制信號。時鐘脈沖振蕩器20，向處理器輸出頻率與頻率控制信號對應的時鐘脈沖信號。處理器10，將時鐘脈沖信號的頻率作為動作頻率動作(驅(qū)動)。就是說，處理器10，以典型的頻率控制信號的頻率動作。另外，處理器10，向電源電路30發(fā)出電壓要求信號。電源電路30輸出與電壓要求信號對應的電壓，處理器10，將來自電源電路30的輸出電壓作為驅(qū)動電壓動作。處理器10在動作期間，能至少改變時鐘脈沖的頻率及電源電壓中的一個。
時鐘脈沖振蕩器20由振蕩電路21和分頻電路22構成，根據(jù)從處理器10接收的頻率控制信號，變更輸出時鐘脈沖信號CLK的頻率。分頻電路22輸出用處理器給予的分頻比N將振蕩電路21的頻率分頻后的時鐘脈沖信號。分頻電路22，例如，將來自振蕩電路21的時鐘脈沖信號的周期，變?yōu)?/2周期(N＝2)或1/4周期(N＝4)。在本實施方式中，頻率控制信號，可給予所需要的頻率對應的分頻比N。此外，可以不用分頻電路22，而使用可以使頻率線性變化的電壓控制振蕩器(VCO)。
數(shù)據(jù)存放部50，記錄處理器10在電源供給控制中使用的各種參數(shù)。具體地說，數(shù)據(jù)存放部50，存放設定值表51、處理量表53。設定值表51，存放處理器10在各種動作模式中的時鐘脈沖頻率和電源電壓的設定值。處理量表53，是處理器10執(zhí)行的命令及其處理量(負載量)相關的表。
輸入操作部60是鍵盤、鍵座、鼠標等電子信息產(chǎn)品100的用戶輸入信息及指令的部件。顯示部70顯示文字及圖象等信息。
電源電路30，根據(jù)來自處理器10的電壓要求信號(V*)，生成電壓，作為電源電壓VDD，外加給處理器10。所以，處理器10，以電壓要求信號(V*)的電壓動作。在電子信息產(chǎn)品100是便攜式信息處理產(chǎn)品(例如筆記本電腦、手機、PDA等)時，電源電路30，與電池40電連接，由該電池40供給能量。
圖2示出電源電路30的結(jié)構。電源電路30由開關元件31、占空比控制器32、電感器33、二極管34及電容器35構成。占空比控制器32，例如由IC構成；開關元件，例如是FET。電源電路30是DC/DC變換器，將由電池供給的一定電壓(Vin)，變換成與來自處理器10的電壓要求信號(V*)對應的電壓(Vout)。在這里，開關元件31，典型的是晶體管(FET)。占空比控制器32接收來自處理器10的電壓要求信號(V*)，而且通過電壓檢測器36檢測Vout，控制開關元件31的ON/OFF，以便使輸出電壓(Vout)成為要求的電壓。
在這里，談談電源電壓30中的損失(效率η)。作為電源電壓30中的損失，大致有固定損失和負載電流造成的損失。固定損失包括開關元件31驅(qū)動時產(chǎn)生的開關元件的驅(qū)動損失、占空比控制器32消耗造成的損失等。而作為由負載電流造成的損失，可以舉出開關元件的導通損失、電感器33的導通損失、二極管34的正向壓降造成的損失。固定損失通常具有一定值，所以即使電源電路30的輸出為0，也存在著由固定損失成分造成的損失，固定損失不會成為0。就是說，即使只將處理器10的耗電量將到最小程度使之動作，在這種輕負載時的電源電路30的動作中，固定損失存在的分量與總損失之比，遠遠大于重負載時電源電路30的固定損失存在的分量與其總損失之比，其結(jié)果，在電源電路30為輕負載時不能成為高效率，從而給整個裝置的總耗電量帶來不利影響。就是說，在考慮降低裝置總耗電量的問題時，必須考慮電源電路30的電源效率后，使其動作能在能量消耗實質(zhì)上是在最小的區(qū)域中進行。
在這里，講述一下本實施方式的低耗電動作的構思。
在現(xiàn)有技術的只著眼于處理器10周邊結(jié)構的低耗電動作中，控制時鐘脈沖頻率和電源電壓(有時只控制頻率)，以便減小處理器10進行處理時的耗電量。換言之，控制時鐘脈沖頻率和電源電壓，以便使處理器的發(fā)熱量最小?？墒?，從電池的角度看作為負載的處理器10時，電源電壓30不是理想的，實際上，由于其具有所定的電源效率η，所以，為了延長電池驅(qū)動時間，還應當考慮電源電路30的損失。就是說，最好將頻率和電壓設定得能使電源電路30和處理器10二者都能減少耗電。
本發(fā)明人對使用所定的處理器(在這里，是intel公司制的Xscale)處理所定量的數(shù)據(jù)時的消耗電力、來自電池40的電流、來自電池40的供給電能的總量(消耗電力)進行了驗算，結(jié)果如表1所示。
表1


此外，在表1中，消耗電力、電池電流、處理時間、消耗能量的值，為了便于講述，用省略了所定系數(shù)的相對值表示。在表1中電源電壓(VDD)和時鐘脈沖頻率(f)取決于處理器10的規(guī)格，它們是一一對應的關系。消耗電力可以根據(jù)驅(qū)動電壓(VDD)和時鐘脈沖頻率(f)用fV2求出。另外，電源電路30的電源效率(η)，按照電源電壓(VDD)和時鐘脈沖頻率(f)，取決于電源電路30的規(guī)格。電池電流的值可以用fV2/η表示。
在這里，將由頻率的差異造成的處理時間作為400/f求出。此外，處理時間的值，是用將驅(qū)動電壓為1.3[V]時的處理時間作為基準，歸一化后得到的相對值表示。消耗電力，作為電池電流與處理時間(相對值)的積求出。圖2示出將表1的關系圖形化的結(jié)果。
正如圖3所示，為了抑制處理器10的電能消耗，即使將時鐘脈沖頻率(f)下降到最低的水平(133MHz)，能量消耗也不能成為最小。這是因為受到電源效率η的影響的緣故。在用第2低的時鐘脈沖頻率(200MHz)動作時，顯示出最低的能量消耗的值。在現(xiàn)有技術的方法中，試圖將頻率降到最小來達到降低電能消耗的目的。但正如該圖所示，采用那種控制方法，能量消耗卻往往并不能成為最小。
于是，在本實施方式中，尋找使能量消耗成為最小的動作點，設置在該動作點或包含該動作點在內(nèi)的所定的動作區(qū)域驅(qū)動處理器10的動作模式(最佳動作模式)。在該動作模式中，處理器10單件的電力消耗未必能成為最小，但在兼顧處理器10的處理能力的同時，還考慮了電源電路30的效率后的能量消耗，卻能比僅僅將頻率降到最小時的少。
就是說，本實施方式的電子信息裝置，在所述動作點或包含該動作點在內(nèi)的所定的動作區(qū)域驅(qū)動處理器10。換言之，處理器10具有在處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗成為最小或極小的動作區(qū)域，進行運算處理的功能。在這里，處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗，取決于頻率(CLK)、電壓(V)和電源電路具有的電源效率(η)。此外，“處理單位數(shù)據(jù)”，是處理一定量的數(shù)據(jù)的行為，所以時鐘脈沖頻率越高，處理速度就越快；而時鐘脈沖頻率越低，處理速度就越慢。
圖4A示出為使處理器10實現(xiàn)該功能而采用的一種結(jié)構。處理器10具有能量消耗計算部10a和驅(qū)動電力控制部10b。能量消耗計算部10a，針對各種時鐘脈沖頻率，根據(jù)時鐘脈沖頻率、電源電壓和電源效率，計算處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗。驅(qū)動電力控制部10b，根據(jù)計算結(jié)果，求出處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗成為最小的動作區(qū)域(即頻率和電源電壓)，生成并輸出使驅(qū)動器10在求出的動作區(qū)域(在圖3中，是200[MHz]、1.1[V])動作的頻率控制信號及電壓要求信號。在這里，所謂“成為最小的動作區(qū)域”，其典型例子，是指計算出的“處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗”成為極小(最小)的點，或包含該點的所定的區(qū)域，例如，極小點±(極小點的頻率×25％(最好是10％))的區(qū)域。在圖3的示例中，例如是200MHz±50MHz的范圍(最好是200MHz±20MHz)。
另外，電子信息產(chǎn)品是手機之類的便攜式信息處理產(chǎn)品時，其運算處理動作大多限于所定的動作模式。因此，處理器10，可以如圖4B所示，具有將其動作模式和與該模式對應的能量消耗相關聯(lián)的表10c。該表10c，還可以存放在處理器10之外設置的存儲部件中。而且，處理器10的驅(qū)動電力控制部10b，可以一面監(jiān)視電子信息產(chǎn)品的動作模式，一面參照表10c，生成頻率控制信號及電壓要求信號，以便設定適應于能量消耗的時鐘脈沖頻率和電源電壓。就是說，對于不要求高速處理的所定的動作模式，用能量消耗成為最小的最佳電力模式驅(qū)動；在別的動作模式時，則使其用高速模式動作。
(第2實施方式)本實施方式的電子信息產(chǎn)品，是在第1實施方式中講述過的進行電力控制的處理器，并且是具有與電力消耗有關的4種動作模式的處理器。
首先講述動作模式。作為本實施方式的處理器10的動作模式，具有“高速動作模式”、“最佳電力模式”、“低電力模式”和“睡眠模式”等4種動作模式。各種動作模式，可以根據(jù)低耗電的要求和所需處理能力的平衡進行切換。
“高速動作模式”是旨在充分發(fā)揮處理器10的能力的驅(qū)動模式，與其它驅(qū)動模式相比，是用高頻率、高電源電壓驅(qū)動的模式。因此，電力消耗較大。在處理量較多時，切換成該模式。在表1及圖3的示例中，是成為用時鐘脈沖頻率400[MHz]、驅(qū)動電壓1.3[V]的驅(qū)動。
“最佳電力模式”是考慮處理器10和電源電路30二者的電力消耗，將電池40的消耗抑制到最低程度的動作模式。即本模式是在由時鐘脈沖頻率、電源電壓和電源電路的效率決定的、成為電力消耗最低的電力區(qū)域驅(qū)動驅(qū)動器10。在表1及圖3的示例中，是在成為電力消耗最低的時鐘脈沖頻率200[MHz]、電源電壓1.1[V]的狀態(tài)下驅(qū)動。
“低電力模式”在等待應該實行的處理的狀態(tài)(例如等待輸入指令的狀態(tài))時使用。是用比最佳電力模式低的時鐘脈沖頻率、電源電壓驅(qū)動驅(qū)動器10的模式。在表1及圖3的示例中，是在成為最低的時鐘脈沖頻率133[MHz]、電源電壓0.935[V]的狀態(tài)下驅(qū)動。
“睡眠模式”是在驅(qū)動器10處于空載狀態(tài)時的動作模式，也是能量消耗的瞬時值成為最小的模式。時鐘脈沖頻率、電源電壓與低電力模式相同，但是間歇性地實行低電力模式。
圖5示出設定值表51中存放的與各種模式對應的時鐘脈沖頻率、電源電壓設定值的例子。
下面，使用圖6的流程圖，講述處理器10進行的動作模式的設定處理。本處理用所定的循環(huán)，周期性地執(zhí)行。
首先，處理器10求出將要執(zhí)行的處理的量(處理量)(S11)。關于處理量(負載量)，例如，對于要處理的指令，參照處理量表53，求出對應該指令的處理量。接著，判斷處理量是否為0(S12)，如果處理量是0，就將動作模式設定成睡眠模式(S13)。
處理量非0時，檢測電池40的電壓及其剩余量(S14)，判斷電池40的剩余量是否夠用(S15)。
剩余量不夠用時(達不到所定量時)，作為動作模式，設定成用低電源電壓驅(qū)動的低電力模式(S16)。設定成低電力模式理由是電池40的剩余量較少，不能供給較高的電源電壓。圖7示出電池的剩余量與能從電池流出的電流(放電電流)的一般關系。該圖中的放電條件是恒流放電，溫度為20℃。正如該圖所示，電池的輸出電壓取決于電池的剩余量和放電電流，所以最好如上所述，考慮電池的剩余量后，設定動作模式。設定成低電力模式后，就從設定值表51中讀出低電力模式用的時鐘脈沖頻率和電源電壓的設定植。
另一方面，電池的剩余量足夠大時(在所定量以上時)，判斷用戶的指令是否要求高速處理(S17)。如果用戶的指令要求高速處理時，設定成高速動作模式(S18)；如果用戶的指令沒有要求高速處理時，設定成最佳電力模式(S19)。用戶的指令通過輸入操作部60輸入。這種根據(jù)用戶的指令判斷是否設定成高速動作模式的做法，在處理量較多的情況下、用最佳電力模式往往太費時間時，是優(yōu)先考慮電池的消耗，還是優(yōu)先考慮處理時間，按照用戶的意志來決定，對用戶來說比較合適。
下面，利用圖8的流程圖，講述通過處理器10控制電源電路30的過程。本處理在重新設定或變更動作模式時執(zhí)行。
如上所述，設定動作模式后，參照設定值表51，按照設定的動作模式，讀出時鐘脈沖頻率及電源電壓的設定值(S31)。根據(jù)讀出的時鐘脈沖頻率的設定值，向時鐘脈沖振蕩器20輸出頻率控制信號(S32)。時鐘脈沖振蕩器20因此輸出頻率與頻率控制信號對應的時鐘脈沖信號。進而根據(jù)讀出的電源電壓的設定值，向電源電路30輸出電壓要求信號(S33)。電源電路30因此輸出與電壓要求信號對應的電源電壓。經(jīng)過上述處理，處理器就能按照設定的動作模式驅(qū)動。
(第3實施方式)在上述實施方式中，考慮電源電路40的效率η后，設定使能量消耗成為最小的動作模式?？墒?，眾所周知，電源電路40的效率η隨著環(huán)境溫度而變。在實施方式中，講述考慮到溫度變化的最佳電力模式的設定值的決定方法。
為了能決定考慮到溫度變化的最佳電力模式的設定值，新設置了如圖9所示的最佳電力模式用設定值表55。最佳電力模式用設定值表55，存放在數(shù)據(jù)存放部50中。最佳電力模式用設定值表55，將電源電路40的溫度，同在該溫度中能使能量消耗處于最小點或其附近的時鐘脈沖頻率和電源電壓的設定值相關聯(lián)地管理。這些值是事先通過試驗獲得的。
現(xiàn)在使用圖10的流程圖，講述一下在考慮到溫度變化的最佳電力模式中的設定值的決定處理。首先，使用熱敏電阻等溫度檢測元件檢測出電源電路30的環(huán)境溫度(S41)。然后，參照最佳電力模式用設定值表55，獲得與檢測到的溫度相關聯(lián)的時鐘脈沖頻率及電源電壓的設定值(S42)。
采用上述步驟，將設定值按照溫度變動最佳化后，就可以進行最適合實際使用環(huán)境的設定。另外，上述設定值的最佳化，既可以在將電子信息產(chǎn)品的電源ON時進行，也可以定期地或者每出現(xiàn)所定處理時進行。
(第4實施方式)現(xiàn)在利用圖11的流程圖，講述考慮到溫度變動的最佳電力模式的設定值的決定方法的其他示例。下面，根據(jù)實際測量到的處理器10的動作電力，進行最佳化處理。
在圖11中，首先測量使處理器10動作所需的電力(P)(S51)。處理器10動作所需的電力(P)，例如，可以通過監(jiān)視向處理器10給電的電源電路30輸入電壓Vin和輸入電流Iin，并用下式測量。
P＝Vin·Iin接著，一面使時鐘脈沖頻率(f)變化，一面用下式求出多個頻率的各單位處理量的能量消耗(S52)。
各單位處理量的能量消耗＝動作電力(P)/時鐘脈沖頻率(f)計算出的多個各單位處理量的能量消耗之中，特定成為最小的能量消耗的數(shù)值，將其時的時鐘脈沖頻率(f)作為設定值決定(S53)。然后，根據(jù)決定的時鐘脈沖頻率(f)，決定電源電壓(VDD)的設定值(S54)。
(第5實施方式)在第1實施方式的電子信息裝置中，還可以如圖12所示，由處理器10監(jiān)視與電源電路30連接的電池40的充電狀態(tài)。因為電池40的經(jīng)歷，如圖7所示，隨著使用條件(在圖7中，用3條電流值的線明確表示)而異，所以最好一面考慮電池40的這種充電狀態(tài)，一面使處理器10動作。電池40的充電狀態(tài)，可以根據(jù)電池40的電壓(V)、電流(I)、溫度(T)進行判斷。這時，處理器10按照電池40的充電狀態(tài)，控制處理器10的動作。
在圖3的示例中，從節(jié)電的觀點出發(fā)，可以使之在200MHz中動作；但從電池狀態(tài)(即能夠由那時的電池狀態(tài)獲得的電壓)上看，卻最好考慮電池30的容量，找出(或者預先求出)其可以動作的范圍，使其以在該可以動作的范圍內(nèi)的所定的頻率動作。
根據(jù)表1所示的電池電流(FV2/η)，求出放電電流，再根據(jù)電池40的電壓、電流和溫度，求出電容(充電狀態(tài))(圖3的橫軸的值)，從而可以例如從圖3中求出當時能得到的最大電壓。
求出的最大電壓的結(jié)果，即使在以最佳電力模式的動作期間，由于電池40的充電狀態(tài)變低后，不能指望繼續(xù)獲得最佳電力模式所必須的電壓時，也可以強制性地移動到低電力模式。
(變形例)采用以上講述的第1～5實施方式的結(jié)構后，由于處理器是在動作過程中，至少可以改變動作頻率及驅(qū)動電壓中的一個的處理器，所以不僅能降低通常水平的電力消耗，而且還能在考慮了該處理器的動作頻率(時鐘脈沖頻率)、電源電壓、外加給處理器電壓的電源的電源效率之后，在處理單位數(shù)據(jù)量之際，使處理器在電力消耗實質(zhì)上成為最小的動作區(qū)域中進行運算處理。所以可以實現(xiàn)在現(xiàn)有技術的只著眼于處理器的電力設計中難以實現(xiàn)的耗電較少的電子信息裝置。
此外，在能量消耗較小的動作區(qū)域中進行的運算處理，最好是不要求在所定的時間內(nèi)處理完畢的非實時處理(例如下載處理、靜止圖面的顯示處理、拍攝的圖象的記錄)。其理由是要求在所定的時間內(nèi)處理完畢的實時處理(例如、聲音通話處理、動態(tài)畫面的顯示處理)，如果考慮電力消耗而延緩其處理，就會妨礙本來應該進行的處理。
另外，在非實時處理中，可以在處理結(jié)束后，將CPU的狀態(tài)切換成時鐘脈沖停止及電源停止等睡眠模式，使頻率不能降低到比能量消耗實質(zhì)上成為最小的頻率(在圖3的示例中，是200MHz)低的頻率區(qū)域。
此外，在上述實施方式的電子信息裝置中，包括筆記本電腦、手機、PDA、計算機、數(shù)碼相機、其它電子處理信息的信息處理產(chǎn)品。因為即使是可以與商用電源連接的電子信息裝置，裝置整體的省電，也能具有節(jié)約電費的效果。在內(nèi)置電池、不與商用電源連接的便攜式產(chǎn)品(移動產(chǎn)品)中，本發(fā)明的效果就更加顯著。
另外，電源電路30的輸出，可以根據(jù)使用它的電子信息裝置適時設定。例如，1.2V～15V。電池也可以根據(jù)使用它的電子信息裝置適當選擇。但如果不考慮尺寸及成本等現(xiàn)實問題，那么從原理上說，電池40只要是能供給要求的電壓的產(chǎn)品就行，對其種類沒有限制。既可以是一次電池、二次電池、燃料電池，也可以是鋰離子電池、Ni-氫電池、堿性電池、錳電池。
以上，講述了本發(fā)明的幾個示例。但這些記述并非限定事項。毫無疑問，可以有各種變形。
本發(fā)明可以應用于具有驅(qū)動頻率及電源電壓可控的處理器的電子信息產(chǎn)品，在移動信息終端之類包含由電容有限的電源供給電源電壓的處理器的電子信息產(chǎn)品中特別有用。
權利要求
1.一種處理器，在以時鐘脈沖振蕩器供給的時鐘脈沖信號的頻率動作的同時，以電源電路供給的電源電壓動作，所述時鐘脈沖信號的頻率及所述電源電壓可以控制，其特征在于通過控制所述時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓，以便使取決于所述頻率、所述電源電壓和所述電源電路的電源效率的、處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗，成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值。
2.如權利要求1所述的處理器，其特征在于，所述處理器，具有根據(jù)所述頻率、所述電源電壓和所述電源電路的電源效率，算出所述處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗的部件；和控制所述時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓，使所述的能量消耗，成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值的部件。
3.如權利要求1所述的處理器，其特征在于所述處理器，具有記錄著將取決于所述頻率、所述電源電壓和所述電源電路的電源效率的能量消耗，與所定的數(shù)據(jù)處理相關聯(lián)后存放的表的存儲部件；和根據(jù)該存儲部件中存放的表，控制所述時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓，使所述的能量消耗，成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值的部件。
4.如權利要求1所述的處理器，其特征在于所述處理器，具有設定所述時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓的值，使取決于所述頻率、所述電源電壓和所述電源電路的電源效率的能量消耗，成為在包含其最小值的所定范圍內(nèi)的值的第1動作模式；和與第1動作模式不同的第2動作模式。
5.如權利要求4所述的處理器，其特征在于所述處理器監(jiān)視與所述電源電路連接的電池的狀態(tài)，并相應所述電池的狀態(tài)，切換所述動作模式。
6.如權利要求4所述的處理器，其特征在于所述處理器相應所述電源電路的溫度，變更在所述第1動作模式中設定的頻率及電源電壓的值。
7.如權利要求1所述的處理器，其特征在于所述處理器僅在下載處理、靜止畫面的顯示處理、拍攝的圖象的記錄處理等所定處理時，以所述第1動作模式動作。
8.一種電子信息產(chǎn)品，其特征在于包含時鐘脈沖振蕩器、電源電路以及權利要求1～7中任一項所述的處理器。
9.一種處理器的驅(qū)動方法，是在以時鐘脈沖振蕩器供給的時鐘脈沖信號的頻率動作的同時，以電源電路供給的電源電壓動作，所述時鐘脈沖信號的頻率及所述電源電壓可以控制的處理器的驅(qū)動方法，其特征在于通過控制所述時鐘脈沖振蕩器供給的頻率及所述電源電路供給的電源電壓，使取決于所述頻率、所述電源電壓和所述電源電路的電源效率的、處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗，成為最小值或在包含該最小值的所定范圍內(nèi)的值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能進一步減少電子信息產(chǎn)品的耗電量的處理器。該處理器(10)，在向時鐘脈沖振蕩器(20)發(fā)出頻率控制信號，以與該頻率控制信號對應的頻率動作的同時，還向電源電路(30)發(fā)出電壓要求信號，以與該電壓要求信號對應的電壓動作。處理器(10)控制所供給的時鐘頻率及電源電壓，以便使處理器(10)本身在取決于時鐘脈沖頻率、電源電壓、電源的電源效率(η)的、處理單位數(shù)據(jù)的能量消耗成為最小的區(qū)域中動作。
文檔編號G06F1/32GK1532671SQ20041002878
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月18日 優(yōu)先權日2003年3月18日
發(fā)明者倉貫正明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社