DE102004061310B4 - Embedded data processing system with dynamic regulation of the power consumption of the individual components - Google Patents

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Abstract

Eingebettetes Datenverarbeitungssystem (1) aus funktionellen Systemeinheiten (4-1, ..., 4-N) mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten (4-1, ..., 4-N) mit:
a) mindestens einer Spannungsversorgungseinheit (2) zum Erzeugen einer Systemversorgungsspannung (VDD, VSS);
b) mindestens einer Takterzeugungseinheit (3) zum Erzeugen eines Systemtaktsignals (CLKS);
c) mehreren getakteten Systemeinheiten (4-1, 4-2, ..., 4-N), die jeweils mindestens eine steuerbare Taktanpassungseinheit (5-1, ..., 5-N), eine steuerbare Versorgungsspannungsanpassungseinheit (6-1, ..., 6-N) und eine Aktivitätsüberwachungseinheit (14-1, ..., 14-N) zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen BZS1, ..., BZSN) der jeweiligen Systemeinheit (4-1, ..., 4-N) aufweisen;
d) einer Betriebszustandsüberwachungseinheit (9) zum Auswerten der Betriebszustandssignale (BZS1, ..., BZSN) und zum Bereitstellen von Betriebszustandsinformationen (BZI) des eingebetteten Systems (1);
e) einer Speichereinrichtung (11) zum Speichern einer Ereignisdatenbank mit Versorgungsspannungs- und Taktsignalkonfigurationen des eingebetteten Systems (1) für vorgegebene Kombinationen der Betriebszustandssignale (BZS1–BZSN); und
f) einer Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) zum Steuern der Taktanpassungseinheiten (5-1, ..., 5-N) und der Versorgungsspannungsanpassungseinheiten...
Embedded data processing system (1) of functional system units (4-1, ..., 4-N) with dynamic monitoring and regulation of the power consumption of the system units (4-1, ..., 4-N) with:
a) at least one power supply unit (2) for generating a system supply voltage (VDD, VSS);
b) at least one clock generation unit (3) for generating a system clock signal (CLKS);
c) a plurality of clocked system units (4-1, 4-2, ..., 4-N), each having at least one controllable clock adaptation unit (5-1, ..., 5-N), a controllable supply voltage adjustment unit (6-1 , ..., 6-N) and an activity monitoring unit (14-1, ..., 14-N) for generating operating state signals BZS1, ..., BZSN) of the respective system unit (4-1, ..., 4 -N);
d) an operating state monitoring unit (9) for evaluating the operating state signals (BZS1, ..., BZSN) and for providing operating state information (BZI) of the embedded system (1);
e) memory means (11) for storing an event database of supply voltage and clock signal configurations of the embedded system (1) for predetermined combinations of the operating condition signals (BZS1-BZSN); and
f) a power receiving control unit (10) for controlling the clock adjusting units (5-1, ..., 5-N) and the supply voltage adjusting units ...

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem mit einer dynamischen Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme seiner Einzelkomponenten. Die Erfindung betrifft insbesondere einen besonders leistungseffizienten DMA-Controller zum Einsatz in einem derartigen eingebetteten Datenverarbeitungssystem.The The present invention relates to an embedded data processing system with a dynamic monitoring and regulation of the power consumption of its individual components. The The invention relates in particular to a particularly power-efficient one DMA controller for use in such an embedded data processing system.

Unter dem Begriff eingebettete Datenverarbeitungssysteme bzw. Embedded Systems werden Systeme verstanden, die einen oder mehrere Computer oder funktionelle Systemeinheiten enthalten und dieses System vom Anwender als eine Einheit wahrgenommen wird. Derartige eingebettete Datenverarbeitungssysteme sind in vielen Geräten, Maschinen, Anlagen und Haushaltsgütern zu finden, wobei sie Steuerungs- und Überwachungsfunktionen übernehmen und die Einführung neuer Funktionen solcher Produkte ermöglichen.Under the term embedded data processing systems or Embedded Systems are understood to be systems that have one or more computers or functional system units and this system of User is perceived as a unit. Such embedded Data processing systems are used in many devices, machinery, and equipment household goods to find, taking over control and monitoring functions and the introduction enable new features of such products.

Embedded Systems werden auch als hochintegrierte System on Chips, beispielsweise für Telekommunikationsanwendungen eingesetzt. Besonders mobile Geräte sind dabei batteriebetrieben und erfordern eine möglichst geringe Leistungsaufnahme gerade auch des eingebetteten Datenverarbeitungssystems. Komplexe eingebettete Systeme weisen dabei eine Vielzahl von Einzelsystemeinheiten auf, wie z. B. digitale Signalprozessoren, zentrale Prozessoreinheiten, Speicher, DMA-Controller, Schnittstellen und weitere Elemente, die beim Betrieb des eingebetteten Systems nicht immer vollständig, gleichmäßig ausgelastet sind. Daher ist in der Vergangenheit eine Verringerung der Leistungsaufnahme eines eingebetteten Systems durch die Definition von sogenannten Leistungszuständen, die bestimmten Anwendungssituationen, wie beispielsweise dem Aufbau einer Datenverbindung mittels einem vorgewählten Protokoll, entsprechend erfolgt. Das entsprechende Betriebssystem des eingebetteten Systems erkennt dann in welchem Betriebs- bzw. Leistungszustand das System vorliegt und senkt beispielsweise die Versorgungsspannung von nicht beanspruchten Einzelkomponenten. Diese Betriebszustände müssen in der Entwurfsphase der Entwicklung des eingebetteten Systems festgesetzt werden. Dies ist zu einem sehr frühen Entwicklungsstadium für das gewünschte eingebettete System notwendig, da nur zu diesem frühen Zeitpunkt die jeweiligen leistungsaufnahmebestimmenden Parameter, wie Taktfrequenz, interne Versorgungsspannungen oder auch die Temperatur berücksichtigt werden können und entsprechende Betriebszustände bzw. Leistungszustände der betroffenen Komponenten stabil programmiert oder entworfen werden können. Aus diesen Gründen kann lediglich eine übersichtliche Anzahl von solchen Betriebszuständen für typische Verarbeitungssituationen des eingebetteten Systems berücksichtigt werden. Falls während des Betriebs des eingebetteten Systems Ereignisse eintreten, die zuvor nicht als vorgegebener Leistungszustand definiert waren, muss das gesamte System neu analysiert werden und eine neue Zuordnung von Betriebszuständen auf eine möglichst effektive Leistungszuteilung auf die Einzelkomponenten neu erfolgen. Dies ist aufwendig und im einfachsten Fall nur durch Software-Updates des entsprechenden Betriebssystem möglich.Embedded Systems are also called highly integrated system on chips, for example for telecommunication applications used. Especially mobile devices are battery powered and require one as possible Low power consumption, especially of the embedded data processing system. Complex embedded systems have a large number of individual system units on, such as B. digital signal processors, central processing units, Memory, DMA controllers, interfaces and other elements that when operating the embedded system is not always fully, evenly loaded are. Therefore, in the past, there has been a reduction in power consumption of an embedded system by the definition of so-called Power states, the particular application situations, such as the structure a data connection using a preselected protocol, accordingly he follows. The corresponding operating system of the embedded system detects then in which operating or Performance state of the system exists and lowers, for example, the Supply voltage of unused individual components. These operating conditions have to stated in the design phase of the development of the embedded system become. This is embedded at a very early stage of development for the desired System necessary because only at this early date the respective power consumption determining parameters, such as clock frequency, internal Supply voltages or the temperature taken into account can be and corresponding operating states or performance states of the affected components are stably programmed or designed can. For these reasons can only a clear Number of such operating states for typical Processing situations of the embedded system become. If during the operation of the embedded system events occur previously not defined as a predetermined performance condition, must entire system will be re-analyzed and a new mapping of operating conditions on one as possible Effective allocation of benefits to the individual components new. This is expensive and in the simplest case only by software updates the corresponding operating system possible.

Die US 2003/0065960 A1 offenbart beispielsweise ein entsprechendes Verfahren und System zur Steuerung lokaler Versorgungsspannungen und Taktfrequenzen in einem Multiprozessorsystem. Dabei ist ein eingebettetes System vorgeschlagen, das mehrere speziell ausgestattete Mikroprozessoren enthält, die ihre Leistungsaufnahme jeweils selbsttätig steuern. Dabei ist jeweils eine begrenzte Anzahl von Operationszuständen für die einzelnen Mikroprozessoren berücksichtigt, sodass beim Entwurf des entsprechenden Multiprozessorsystems eine definierte Anzahl von Zuständen für Taktfrequenzen und Versorgungsspannungen festgelegt werden muss.The For example, US 2003/0065960 A1 discloses a corresponding method and system for controlling local supply voltages and clock frequencies in a multiprocessor system. There is an embedded system suggested that several specially equipped microprocessors contains each independently controlling their power consumption. It is in each case a limited number of operational states for each microprocessor considered, so that when designing the appropriate multiprocessor system a defined number of states for clock frequencies and supply voltages must be specified.

In der US 2003/0204762 A1 ist ein Verfahren offenbart, welches eine Einstellung der Leistungsaufnahme eines tragbaren Computersystems erlaubt, bei dem insbesondere die jeweilige CPU gedrosselt wird. Dabei ist vorgesehen die Leistungsaufnahme der CPU durch Messungen einer Batteriespannung oder eines Stromes abzuschätzen. In Abhängigkeit von einer ansteigenden oder abfallenden Leistungsaufnahme wird eine Drosselung der CPU oder eine Rücksetzung in einen normalen Betriebszustand der CPU vorgenommen.In US 2003/0204762 A1 discloses a method which comprises a Adjust the power consumption of a portable computer system allowed, in particular, the particular CPU is throttled. The power consumption of the CPU is provided by measurements to estimate a battery voltage or current. In Dependence on An increasing or decreasing power consumption becomes a Throttling the CPU or resetting in a normal operating state of the CPU made.

In der DE 69909924 T2 ist eine programmabhängige Steuerung der Leistungsaufnahme von einzelnen Elementen in einer Schaltungsanordnung allgemein beschrieben. Dabei ist vorgesehen zeitabhängig oder programmabhängig bestimmte leistungsaufnehmende Elemente der Schaltung herunterzufahren.In the DE 69909924 T2 is a program-dependent control of the power consumption of individual elements in a circuit arrangement generally described. It is provided time-dependent or program dependent to shut down certain power receiving elements of the circuit.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem zu schaffen, das durch eine flexible Anpassung der Leistungsaufnahme seiner Einzelkomponenten an die vorliegende Datenverarbeitungssituation besonders strom- bzw. leistungssparend arbeitet.It Therefore, an object of the present invention is an embedded To create a data processing system through a flexible adaptation of the Power consumption of its individual components to the existing data processing situation particularly power- or power-saving works.

Diese Aufgabe wird durch ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem aus funktionellen Systemeinheiten mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is characterized by an embedded data processing system functional system units with dynamic monitoring and control of the Power consumption of the system units with the features of the claim 1 solved.

Eine wesentliche der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, jeder funktionellen Systemeinheit eine Aktivitätsüberwachungseinheit zuzuordnen, die vermittels der Betriebszustandssignale Auskunft über die Auslastung oder den Leistungsbedarf der jeweiligen Systemeinheit an die Betriebszustandsüberwachungseinheit liefert. Durch das kontinuierliche Senden dieser Leistungsinformationen ist eine individuelle Steuerung zumindest des entsprechenden Taktes und der Versorgungsspannung für die Systemeinheiten möglich. In bestimmten Verarbeitungssituationen wenig beanspruchte Systemeinheiten können dadurch heruntergefahren bzw. abgeschaltet werden, was insgesamt zu einer geringeren Leistungsaufnahme des eingebetteten Datenverarbeitungssystem führt. Im Betrieb des eingebetteten Systems werden ähnliche Ereignisse, wie z. B. ein bestimmter Speicherzugriff von einer Systemeinheit auf eine als Speicher ausgebildeten Systemeinheit schnell erkannt, und es kann eine günstigste Konfiguration für die Taktung und Versorgungsspannungen der betroffenen Systemeinheiten eingestellt werden.An essential idea underlying the invention is any functional system to assign an activity monitoring unit, which provides information about the load or the power requirement of the respective system unit to the operating state monitoring unit by means of the operating state signals. By continuously transmitting this power information, an individual control of at least the corresponding clock and the supply voltage for the system units is possible. In certain processing situations, system units which are less stressed can thereby be shut down or switched off, resulting in an overall lower power consumption of the embedded data processing system. In the operation of the embedded system similar events such. For example, a particular memory access from a system unit to a system unit configured as a memory is quickly detected, and a most favorable configuration for the timing and supply voltages of the affected system units can be set.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine weitere Taktanpassungseinheit vorgesehen, zum Bilden eines Zwischentaktsignals aus dem Systemtaktsignal für eine Auswahl von Systemeinheiten, wobei die Auswahl von Systemeinheiten eine Leistungsaufnahmeinsel bildet. Häufig lassen sich mehrere Systemeinheiten, die ähnliche Aufgaben und Leistungsaufnahmeanforderungen stellen, zu sogenannten Power-Islands bzw. Leistungsaufnahmeinseln zusammenfassen. Es genügt dann ein Zwischentaktsignal für diese Auswahl von Systemeinheiten der Leistungsaufnahmeinsel bereitzustellen.In a preferred embodiment At least one further clock adjustment unit is provided, for Forming an intermediate clock signal from the system clock signal for a selection of system units, where the selection of system units is one Power consumption island forms. Often can handle multiple system units that have similar tasks and power consumption requirements to so-called power islands or power receiving islands sum up. It is sufficient then an intermediate clock signal for to provide this selection of system units of the power receiving island.

Bevorzugt ist eine Auswahl von Systemeinheiten auch von einer gemeinsamen Versorgungsspannung versorgt, die von der Spannungsversorgungseinheit geliefert ist, wobei auch diese Auswahl von Systemeinheiten eine Leistungsaufnahmeinsel bildet.Prefers is a selection of system units also from a common Supply voltage supplied by the power supply unit is delivered, this selection of system units a Power consumption island forms.

Vorteilhafter Weise sind die der Auswahl zugehörigen Systemeinheiten räumlich benachbart angeordnet. Es ist dann ferner vorteilhaft, dass der Auswahl von Systemeinheiten das Systemtaktsignal oder Zwischentaktsignal über ein schaltbares Taktverteilungsleitungssystem zugeführt ist. Es ist dann möglich den gesamten Teil des Clock-trees bzw. des Taktverteilungsleitungssystems gegebenenfalls vollständig abzuschalten, wodurch Strom- bzw. Energie eingespart werden kann.Favorable Way are those of the selection Spatial system units arranged adjacent. It is then further advantageous that the Selection of system units via the system clock signal or intermediate clock signal switchable clock distribution line system is supplied. It is possible then entire part of the clock tree or the clock distribution line system possibly complete shut down, whereby electricity or energy can be saved.

In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Taktanpassungseinheiten jeweils mindesten einen Frequenzteiler auf, zum stufenweisen Erzeugen von internen Taktsignalen mit einer gegenüber dem Systemtaktsignal vielfachen Taktperiode. Dies hat den Vorteil, dass beim Umschalten zwischen verschiedenen Taktfrequenzen für die jeweilige Systemeinheit eine gestufte Änderung möglich ist, wodurch Störungen durch einen Taktwechsel möglichst gering ausfallen.In preferred embodiments The clock adjustment units each have at least one frequency divider on, for gradually generating internal clock signals with a across from the system clock signal multiple clock period. This has the advantage that when switching between different clock frequencies for each System unit a stepped change possible is, causing interference by a clock change as low as possible fail.

In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Taktanpassungseinheit zum Erzeugen eines Niedrigfrequenztaktsignal aus dem Systemtaktsignal vorgesehen.In still a preferred embodiment at least one clock adjustment unit for generating a low-frequency clock signal provided from the system clock signal.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen eingebetteten Systems ist das eingebettete System vollständig integriert als System on Chip ausgeführt. Dadurch, dass das erfindungsgemäße eingebettete System besonders stromsparend ist, ist eine Integrierung aller Systemeinheiten auf einem einzigen Chip vorteilhaft möglicht.In a development of the embedded system according to the invention is the embedded system completely integrated as system on chip. Characterized in that the embedded invention System is particularly energy efficient, is an integration of all system units advantageous on a single chip.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des eingebetteten Systems ist mindestens eine Temperatursensoreinheit vorgesehen, zum Messen von Betriebstemperaturen in dem eingebetteten System und zum Erzeugen von Temperaturmesssignalen für die Betriebszustandsüberwachungseinheit. Es ist ferner von Vorteil, dass mindestens eine Spannungssensoreinheit vorgesehen ist zum Messen von Versorgungsspannungen in dem eingebetteten System und zum Erzeugen von Spannungsmesssignalen für die Betriebszustandsüberwachungseinheit. Mittels dieser zusätzlichen Parameter Temperatur und Versorgungsspannung lässt sich durch die Betriebszustandsüberwachungseinheit bzw. die angeschlossene Leistungsaufnahmesteuereinheit die Leistungszuteilung durch angepasste Taktfrequenzen und Versorgungsspannungen für die Systemeinheiten noch günstiger gestalten, bzw. gezielt Leistungsaufnahmen reduzieren, wenn eine Betriebstemperatur zu hoch wird.In an advantageous embodiment of the embedded system at least one temperature sensor unit is provided for measuring Operating temperatures in the embedded system and for generating of temperature measuring signals for the operating state monitoring unit. It is also advantageous that at least one voltage sensor unit is provided for measuring supply voltages in the embedded System and for generating voltage measurement signals for the operating state monitoring unit. By means of this additional Parameters Temperature and supply voltage can be controlled by the operating state monitoring unit or the connected power consumption control unit the power allocation by adapted clock frequencies and supply voltages for the system units even cheaper design, or specifically reduce power consumption, if a Operating temperature is too high.

In bevorzugten Ausführungsformen sind die Systemeinheiten als Mikroprozessor, DMA-Controller, digitalen Signalprozessor Speichereinrichtung, Bussystemzeitmesseinrichtung oder Kommunikationsschnittstelle ausbildet.In preferred embodiments are the system units as a microprocessor, DMA controller, digital Signal processor memory device, bus system time measuring device or communication interface.

Die jeweiligen Betriebszustandsignale zeigen bevorzugter Weise den Leistungsbedarf der jeweiligen Systemeinheit an.The respective operating state signals preferably show the power requirement the respective system unit.

Vorteilhafter Weise ist mindestens eine Aktivitätsüberwachungseinrichtung mit einer niedrigeren Frequenz getaktet als die jeweilige Systemeinheit. Je niedriger die Frequenz, desto niedriger ist auch die Leistungsaufnahme der jeweiligen Aktivitätsüberwachungseinheit. Für viele Anwendungen genügt es, die Betriebszustandssignale mit verhältnismäßig niedriger Frequenz zu erzeugen, wodurch der dazu benötigte Stromverbrauch minimiert ist.Favorable Way is at least one activity monitor with clocked at a lower frequency than the respective system unit. The lower the frequency, the lower the power consumption the respective activity monitoring unit. For many Applications is enough it to generate the operating state signals at relatively low frequency whereby the needed Power consumption is minimized.

Vorteilhafter Weise steuert die Leistungsaufnahmesteuereinheit die Taktanpassungseinheit derart, dass eine vorgegebene Zieltaktfrequenz für die jeweilige Taktanpassungseinheit durch schrittweises Schalten der Taktfrequenz erreicht wird. Dadurch sind Störungen durch die Taktumschaltung praktisch ausgeschlossen.Advantageously, the power consumption control unit controls the clock adjustment unit of art that a predetermined target clock frequency for the respective clock adjustment unit is achieved by stepwise switching of the clock frequency. As a result, disturbances due to clock switching are practically impossible.

In bevorzugten Ausführungsformen liefert eine CPU als Systemeinheit Cache-Hit/Miss-Signale, Translation Lookaside Buffer-Hit/Miss-Signale (TLB) oder Merge/No-Merge-Signale als Betriebszustandssignale an die Betriebszustandsüberwachungseinheit. Cache-Hit/Miss-Signale zeigen beispielsweise an, ob die CPU erfolgreiche bzw. erfolglose Zugriffe auf ein Cache- Speicher durchgeführt hat. Verläuft ein Cache-Zugriff erfolglos, muss die CPU auf einen langsameren Hauptspeicher zugreifen. Entsprechend kann die Leistungsaufnahmesteuereinheit Takt- und Versorgungsspannungen beteiligter Systemeinheiten anpassen. Ähnliche Informationen liefern die TLB-Hit/Miss und WTB-Merge/No-Merge-Signale.In preferred embodiments provides a CPU as a system unit cache hit / miss signals, translation Lookaside buffer hit / miss signals (TLB) or merge / no-merge signals as operating state signals the operating state monitoring unit. For example, cache hit / miss signals indicate that the CPU is successful or failed accesses to a cache. Runs a cache access unsuccessful, the CPU must access a slower main memory. Accordingly, the power consumption control unit can clock and supply voltages adjust the system units involved. Similar information is provided by the TLB hit / miss and WTB merge / no-merge signals.

In Weiterbildungen der Erfindung ist die Leistungsaufnahmesteuereinheit als zentralen Prozessoreinheit des eingebetteten Systems ausgeführt, oder die Leistungsaufnahmesteuereinheit ist als Teil eines Betriebssystems des eingebetteten Systems ausgeführt.In Further developments of the invention is the power consumption control unit executed as a central processing unit of the embedded system, or the Power consumption control unit is considered part of an operating system of the embedded system.

Die Erfindung schafft ferner einen DMA-Controller für ein erfindungsgemäßes eingebettetes Datenverarbeitungssystem mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten mit:

  • a) mindestens einer Schnittstelle zum Ankoppeln einer Peripheriesystemeinheit;
  • b) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Sendetakt-Signal getakteten Datensendekontrolleinheit zum Senden von Daten an eine angeschlossene Peripheriesystemeinheit, wobei das Sendetaktsignal von einer ersten Taktanpassungseinheit geliefert ist;
  • c) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Empfangstaktsignal getakteten Datenempfangskontrolleinheit zum Empfangen von Daten von einer angeschlossenen Peripheriesystemeinheit, wobei das Empfangstaktsignal von einer zweiten Taktanpassungseinheit geliefert ist; und
  • d) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Überwachungstaktsignal getakteten Aktivitätsüberwachungseinheit zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen für die Betriebszustandsüberwachungseinheit, wobei das Überwachungstaktsig nal von einer dritten Taktanpassungseinheit geliefert ist, und wobei die Betriebszustandsüberwachungssignale zumindest Informationen über Speicherzugriffsanfragen der Peripheriesystemeinheiten und Datendurchsatzraten an die Betriebszustandsüberwachungseinheit liefert;
  • e) wobei die Taktanpassungseinheiten von der Leistungsaufnahmesteuerungseinheit gesteuert sind und die Sende-, Empfangs- und Überwachungstaktsignale in Abhängigkeit von den Speicherzugriffsanfragen und Datendurchsatzraten angepasst sind.
The invention further provides a DMA controller for an embedded data processing system according to the invention with dynamic monitoring and control of the power consumption of the system units with:
  • a) at least one interface for coupling a peripheral system unit;
  • b) at least one disconnectable data transmit control unit, clocked with a transmit clock signal, for transmitting data to a connected peripheral system unit, the transmit clock signal being provided by a first clock adder;
  • c) at least one disconnectable data receiving control unit clocked with a receive clock signal for receiving data from a connected peripheral system unit, the receive clock signal being provided by a second clock adder unit; and
  • d) at least one deactivatable activity monitoring unit clocked with a monitoring clock signal for generating operating status signals to the operating status monitoring unit, the monitoring clock signal being provided by a third clock adjusting unit, and wherein the operating status monitoring signals provide at least information about memory access requests of the peripheral system units and data throughput rates to the operating status monitoring unit;
  • e) wherein the clock adjustment units are controlled by the power consumption control unit and the transmission, reception and monitoring clock signals are adjusted in response to the memory access requests and data throughput rates.

Der erfindungsgemäße DMA-Controller kann besonders stromsparend ausgelegt werden, da die internen Logikschaltkreise, wie Datenempfangskontrolleinheit und Datensendekontrolleinheit unabhängig voneinander getaktet werden können. Dadurch, dass der DMA-Controller mittels seiner Aktivitätsüberwachungseinheit der Leistungsaufnahmesteuereinheit Informationen über die Speicherzugriffe und erwünschten Durchsatzraten übermittelt, wird die Taktfrequenz immer so angepasst, dass eine minimale Leistungsaufnahme erfolgt die ausreicht, die entsprechende Aufgabe zu erfüllen.Of the DMA controller according to the invention can be designed to save energy because the internal logic circuits, such as data reception control unit and data transmission control unit independently of each other can be clocked. By doing that, the DMA controller uses its activity monitoring unit the power consumption control unit information about the Memory accesses and desired Transmitted throughput rates, the clock frequency is always adjusted so that a minimum power consumption which is sufficient to fulfill the corresponding task.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist für den DMA-Controller mindestens ein abschaltbares Konfigurationsregister für Konfigurationsdaten des DMA-Controllers vorgesehen. Bevorzugter Weise ist durch die Leistungsaufnahmesteuereinheit mittels Steuersignalen eine obere und eine untere Grenze der jeweiligen Taktfrequenzen für die Sende-, Empfangs- und Überwachungstaktsignale festgelegt.In a preferred embodiment is for the DMA controller at least A switch-off configuration register for configuration data of the DMA controller intended. Preferably, by the power consumption control unit by means of control signals an upper and a lower limit of the respective Clock frequencies for the transmit, receive, and monitor clock signals established.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen DMA-Controllers ist jeweils eine Deskriptortabelle für die Datensendekontrolleinheit und die Datenempfangskontrolleinheit vorgesehen, wobei die jeweilige Datensende- oder Empfangskontrolleinheit deaktiviert wird, falls kein gültiger Deskriptoreintrag vorliegt. Ein Deskriptor enthält Informati onen für eine Segment aus dem linearen Adressraum. Es ist darin eine Basisadresse angegeben, und die Segmentgröße des Speicherzugriffs. Falls in der jeweiligen Deskriptortabelle kein gültiger Eintrag vorliegt, ist es erfindungsgemäß günstig die jeweilige Datensende- oder Empfangskontrolleinheit zu deaktivieren, wodurch die Leistungsaufnahme des DMA-Controllers gesenkt wird.In a further preferred embodiment of the DMA controller according to the invention is each a descriptor table for the data transmission control unit and the data receiving control unit, wherein the respective Data transmission or reception control unit is deactivated if not a valid one Descriptor entry exists. A descriptor contains information for a segment from the linear address space. It is given a base address in it, and the segment size of the memory access. If there is no valid entry in the respective descriptor table, then it favorable according to the invention deactivate the respective data transmission or reception control unit, which reduces the power consumption of the DMA controller.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the Description of the embodiments with reference to the drawings.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigelegten schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt dabei:in the The invention is described below with reference to the attached schematic Figures closer explained. It shows:

1: ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem gemäß der Erfindung; 1 an embedded data processing system according to the invention;

2: eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen eingebetteten Datenverarbeitungssystems; 2 a preferred embodiment of the embedded data processing system according to the invention;

3: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen eingebetteten Datenverarbeitungssystems; 3 an embodiment of the embedded data processing system according to the invention;

4: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen DMA-Controllers; und 4 an embodiment of a DMA controller according to the invention; and

5: ein Beispiel einer erfindungsgemäße Anpassung der Leistungsaufnahme eines DMA-Controllers. 5 : an example of an inventive adaptation of the power consumption of a DMA controller.

In den Figuren sind soweit es nicht anders angegeben ist gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen worden.In the figures are the same or not stated otherwise functionally identical elements with the same reference numerals Service.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes eingebettetes Datenverarbeitungssystem 1.The 1 shows an embedded data processing system according to the invention 1 ,

Das eingebettete System 1 weist eine Versorgungsspannungseinheit 2 zum Erzeugen einer Systemversorgungsspannung VDD, VSS auf, eine Takterzeugungseinheit 3 zum Erzeugen eines Systemtaktsignals CLKS und mehrere getaktete Systemeinheiten 4-1, 4-2, ..., 4-N, denen jeweils das Systemtaktsignal CLKS und die Systemversorgungsspannungen VDD, VSS zugeführt sind.The embedded system 1 has a supply voltage unit 2 for generating a system supply voltage VDD, VSS, a clock generation unit 3 for generating a system clock signal CLKS and a plurality of clocked system units 4-1 . 4-2 , ..., 4-N to each of which the system clock signal CLKS and the system supply voltages VDD, VSS are supplied.

Jede getaktete Systemeinheit 4-1, 4-2, ..., 4-N weist eine steuerbare Taktanpassungseinheit 5-1, 5-2, ..., 5-N auf, der jeweils das Systemtaktsignals CLKS zugeführt ist. Die Systemeinheiten 4-1, 4-2, ..., 4-N weisen ferner jeweils eine steuerbare Versorgungsspannungsanpassungseinheit 6-1, 6-2, ..., 6-N auf, denen jeweils die Versorgungsspannungen VDD, VSS zugeführt sind. Die Systemeinheiten 4-1, 4-2, ..., 4-N können beispielsweise DMA-Controller, Speicher, Schnittstellenbausteine oder weitere Funktionen erfüllen, die in funktionellen Kernen 7-1, 7-2, ..., 7-N der Systemeinheiten 4-1, 4-2, ..., 4-N verwirklicht sind.Each clocked system unit 4-1 . 4-2 , ..., 4-N has a controllable clock adjustment unit 5-1 . 5-2 , ..., 5-N on each of which the system clock signal CLKS is supplied. The system units 4-1 . 4-2 , ..., 4-N each further comprise a controllable supply voltage adjustment unit 6-1 . 6-2 , ..., 6-N on, in each case the supply voltages VDD, VSS are supplied. The system units 4-1 . 4-2 , ..., 4-N For example, DMA controllers, memory, interface devices, or other functions that work in functional cores 7-1 . 7-2 , ..., 7-N the system units 4-1 . 4-2 , ..., 4-N are realized.

Das erfindungsgemäße eingebettete Datenverarbeitungssystem 1 weist einen sogenannten System-Performance-Monitor 8 auf mit einer Betriebszustandsüberwachungseinheit 9, einer Leistungsaufnahmesteuereinheit 10 und einer Speichereinrichtung 11.The embedded data processing system according to the invention 1 has a so-called system performance monitor 8th on with an operating state monitoring unit 9 , a power consumption control unit 10 and a storage device 11 ,

Das System 1 verfügt ferner über eine Temperatursensoreinheit 12, die Betriebstemperaturen misst und entsprechende Temperaturmesssignale TMS an die Betriebszustandsüberwachungseinheit 9 sendet. Außerdem ist eine Spannungssensoreinheit 13 vorgesehen zum Messen von Versorgungsspannungen und Erzeugen entsprechender Spannungsmesssignale SMS, welche ebenfalls an die Betriebszustandsüberwachungseinheit 9 geführt sind.The system 1 also has a temperature sensor unit 12 , which measures operating temperatures and corresponding temperature measuring signals TMS to the operating state monitoring unit 9 sends. There is also a voltage sensor unit 13 provided for measuring supply voltages and generating corresponding voltage measurement signals SMS, which also to the operating state monitoring unit 9 are guided.

Jeder Systemeinheit 4-1, 4-2, ..., 4-N ist eine Aktivitätsüberwachungseinheit 14-1, 14-2, ..., 14-N zugeordnet zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen BZS1, BZS2, ..., BZSN, welche ebenfalls der Betriebszustandsüberwachungseinheit 9 zugeführt sind.Each system unit 4-1 . 4-2 , ..., 4-N is an activity monitoring unit 14-1 . 14-2 , ..., 14-N assigned to generate operating state signals BZS1, BZS2, ..., BZSN, which are also the operating state monitoring unit 9 are fed.

Die Betriebszustandsüberwachungseinheit 9 wertet die entsprechenden Betriebszustandsignale BZS1, BZS2, ..., BZSN aus und liefert an die Leistungsaufnahmesteuereinheit 10 Betriebszustandsinformationen BZI des gesamten eingebetteten Systems 1.The operating state monitoring unit 9 evaluates the corresponding operating state signals BZS1, BZS2, ..., BZSN and supplies to the power consumption control unit 10 Operating state information BZI of the entire embedded system 1 ,

Die von den Aktivitätsüberwachungseinheiten 14-1, ..., 14-N gelieferten Betriebszustandsignale BZS1, ..., BZSN können beispielsweise Informationen über ausstehende CPU-Leseoperationen, anstehende DMA (Direct Memory Access) Transaktionen oder benötigte DMA-Datenpfade enthalten. Eine Risc-Kern-CPU kann als Betriebszustandssignal beispielsweise über ihre jeweilige Aktivitätsüberwachungseinheit die CPU-Last, welche aus den durchgeführten Befehlen und der Zeit eines CPU-Zyklus berechnet wird, ausgeben. Bei einem digitalen Signalprozessor als Systemeinheit liefert die jeweilige Aktivitätsüberwachungseinheit beispielsweise die DSP-Last. Im Falle eines DMA-Controllers sind mögliche Betriebszustandssignale die Anzahl von auszuführende DMA-Transaktionen und DMA-Datenfaden. Bei Speicher-Controllern kann die Speichernutzung als Betriebszustandssignal verwendet werden. Bei Standardperipherieeinheiten, wie beispielsweise Schnittstellen, oder Systemzeitmesseinrichtungen kann der Betriebszustand auch ein Aktivitätssignal sein.The of the activity monitoring units 14-1 , ..., 14-N supplied operating state signals BZS1, ..., BZSN, for example, information about outstanding CPU read operations, upcoming DMA (Direct Memory Access) transactions or required DMA data paths. A Risc-core CPU may output, as an operating state signal, for example, via its respective activity monitoring unit, the CPU load calculated from the executed commands and the time of one CPU cycle. In a digital signal processor as a system unit, the respective activity monitoring unit supplies, for example, the DSP load. In the case of a DMA controller, possible operating state signals are the number of DMA transactions to be performed and DMA data threads. For memory controllers, memory usage can be used as the operating state signal. For standard peripheral devices, such as interfaces, or system time measuring devices, the operating state may also be an activity signal.

In dem System-Performance-Monitor 8, der beispielsweise in das Betriebssystem des eingebetteten Datenverarbeitungssystems 1 integriert sein kann, sind somit Informationen über die Last- oder Leerlaufzeiten aller verarbeitenden Systemeinheiten 4-1, ..., 4-N bekannt, so dass die Leistungsaufnahmesteuereinheit 10 die Leistungsaufnahme einzelner Systemeinheiten 4-1, ..., 4-N beispielsweise durch eine gesteuerte Veränderung der Taktung einzelner Systemeinheiten 4-1, ..., 4-N durch Steuersignale CT an die entsprechende Taktanpassungseinheit 5-1, ..., 5-N regelt. Auch eine gezielte Anpassung der jeweiligen Versorgungsspannungen kann über Steuersignale CT an die entsprechende Versorgungsspannungsanpas sungseinheit 6-1, ..., 6-N erfolgen. Eine Steuerung der Taktung und einzelnen Versorgungsspannungen wirkt sich auf die Leistungsaufnahme der Einzeleinheiten 4-1, ..., 4-N aus, da die Leistung P jeweils proportional zur Versorgungsspannung V und Taktfrequenz f ist PαU2f.In the system performance monitor 8th For example, in the operating system of the embedded data processing system 1 can be integrated, thus information about the load or idle times of all processing system units 4-1 , ..., 4-N known so that the power consumption control unit 10 the power consumption of individual system units 4-1 , ..., 4-N for example, by a controlled change in the timing of individual system units 4-1 , ..., 4-N by control signals CT to the corresponding clock adjustment unit 5-1 , ..., 5-N regulates. Also, a targeted adjustment of the respective supply voltages can via control signals CT to the corresponding Versorgungsspannungsanpas sung unit 6-1 , ..., 6-N respectively. A control of the timing and individual supply voltages affects the power consumption of the individual units 4-1 , ..., 4-N because the power P is in each case proportional to the supply voltage V and clock frequency f PαU 2 f.

In der Speichereinrichtung 11 sind beispielsweise Versorgungsspannungs- und Taktsignalkonfigurationen des eingebetteten Systems 1 in einer Ereignisdatenbank abgespeichert, welche für eine vorgegebene Kombination von Betriebszustandssignalen charakteristischer Weise günstig sind. Die Leistungsaufnahmesteuereinheit 10 kann diese Ereignisdatenbank auch während des Betriebes aktualisieren und so die für die Leistungsaufnahme des gesamten Systems 1 günstigste Konfiguration von Takten und Versorgungsspannungen für die Einzelsystemeinheiten wählen.In the storage device 11 are, for example, supply voltage and clock signal configurations of the embedded system 1 stored in an event database, which is for a Given combination of operating state signals are characteristically favorable. The power consumption control unit 10 can also update this event database during operation, and so for the power consumption of the entire system 1 Select the most favorable configuration of cycles and supply voltages for the individual system units.

Das erfindungsgemäße eingebettete Datenverarbeitungssystem mit seiner dynamischen Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Einzeleinheiten hat den Vorteil, dass durch den geschlossenen Regelkreis aus Aktivitätsüberwachungseinheiten 14-1, ..., 14-N, der Betriebszustandsüberwachungseinheit 9 der Leistungsaufnahmesteuereinheit 10 und den Taktanpassungs- und Versorgungsspannungsanpassungseinheiten 5-1, ..., 5-N, 6-1, ..., 6-N die jeweiligen Leistungsaufnahmen kontinuierlich geregelt werden und so der resultierende Stromverbrauch optimal minimiert werden kann.The embedded data processing system according to the invention, with its dynamic monitoring and regulation of the power consumption of the individual units, has the advantage that it is characterized by the closed loop of activity monitoring units 14-1 , ..., 14-N , the operating condition monitoring unit 9 the power consumption control unit 10 and the clock adjustment and supply voltage adjustment units 5-1 , ..., 5-N . 6-1 , ..., 6-N the respective power consumption are continuously regulated and so the resulting power consumption can be optimally minimized.

Die 2 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen eingebetteten Datenverarbeitungssystems 10.The 2 shows a particularly preferred embodiment of an embedded data processing system according to the invention 10 ,

Dort sind Leistungsaufnahmeinseln 15, 16, 17 definiert, die jeweils eine Auswahl von Systemeinheiten bezeichnen, die mit einem gemeinsamen Zwischentaktsignal CLK1, CLK2, CLK3 getaktet sind und jeweils mit einer Versorgungsspannung V1, V2, V3 versorgt sind.There are power receiving islands 15 . 16 . 17 each defining a selection of system units which are clocked with a common intermediate clock signal CLK1, CLK2, CLK3 and are each supplied with a supply voltage V1, V2, V3.

Dabei ist zunächst ein Systemtaktsignal CLKS von einer Takterzeugungseinheit 3 geliefert, welches von steuerbaren Taktanpassungseinheiten 18, 19, 20 auf die entsprechenden Taktsignale CLK1, CLK2, CLK3 für die Leistungsaufnahmeinseln 15, 16, 17 gebracht werden. Die Taktanpassungseinheiten 18, 19, 20 werden von einer Einrichtung zur stufenweisen Veränderung der Taktfrequenz 21 über Steuersignale CT1, CT2, CT3 gesteuert. Diese Einrichtung 21 ist wiederum von dem System-Performance-Monitor 8 gesteuert bzw. der hier nicht dargestellten Leistungsaufnahmesteuereinheit. Die Taktanpassungseinheiten 18, 19, 20 sind derart angesteuert, dass die jeweiligen Taktfrequenzen der Taktsignale CLK1, CLK2, CLK3 in einer feinen Abstufung einstellbar sind. Dazu übermittelt die Leistungsaufnahmesteuereinheit des System-Performance-Monitors 8 eine Zieltaktfrequenz für die jeweilige Leistungsaufnahmeinsel 15, 16, 17 an die Einrichtung zur stufenweisen Anpassung der Taktfrequenzen 21, welche durch schrittweises Schalten der jeweiligen Taktfrequenz, beispielsweise des ersten Taktsignals CLK1, die Zieltaktfrequenz erreicht. Dazu sind in den Taktanpassungseinheiten 18, 19, 20 Frequenzteiler vorgesehen, die das entsprechende Taktsignal CLK1, CLK2, CLK3 aus dem Systemtaktsignal CLK erzeugen. Dabei weisen die erzeugten internen Taktsignale CLK1, CLK2, CLK3 Takte mit einer vielfachen Taktperiode gegenüber dem Systemtaktsignal auf. Somit wird ein weicher Übergang zwischen verschiedenen Taktsignalfrequenzen erreicht, wenn der System-Performance-Monitor 8 erkennt, dass die Leistungsaufnahme einer Leistungsaufnahmeinsel 15, 16, 17 entweder erhöht oder erniedrigt werden sollte.In this case, initially a system clock signal CLKS from a clock generation unit 3 supplied by controllable clock adjustment units 18 . 19 . 20 to the corresponding clock signals CLK1, CLK2, CLK3 for the power receiving islands 15 . 16 . 17 to be brought. The clock adjustment units 18 . 19 . 20 are by a device for the step change of the clock frequency 21 controlled by control signals CT1, CT2, CT3. This device 21 is again from the system performance monitor 8th controlled or the power consumption control unit, not shown here. The clock adjustment units 18 . 19 . 20 are controlled such that the respective clock frequencies of the clock signals CLK1, CLK2, CLK3 are adjustable in a fine gradation. To do this, submit the power consumption control unit of the system performance monitor 8th a target clock frequency for the respective power receiving island 15 . 16 . 17 to the device for the stepwise adaptation of the clock frequencies 21 , which by stepwise switching of the respective clock frequency, for example, the first clock signal CLK1, reaches the target clock frequency. These are in the clock adjustment units 18 . 19 . 20 Frequency divider provided which generate the corresponding clock signal CLK1, CLK2, CLK3 from the system clock signal CLK. In this case, the generated internal clock signals CLK1, CLK2, CLK3 clocks with a multiple clock period compared to the system clock signal. Thus, a smooth transition between different clock signal frequencies is achieved when the system performance monitor 8th recognizes that the power consumption of a power consumption island 15 . 16 . 17 either increased or decreased.

Der Vorteil der gemeinsamen Taktfrequenzen bzw. Taktsignale CLK1, CLK2, CLK3 für die der jeweiligen Leistungsaufnahmeinseln 15, 16, 17 zugeordneten Systemeinheiten besteht unter Anderem darin, dass das entsprechende Taktverteilungsleitungssystem bzw. der Taktverteilungsbaum für die Leistungsaufnahmeinseln 15, 16, 17 schaltbar ausgeführbar ist. Dadurch kann eine Verlustleistung in dem Taktverteilungsbaum verhindert werden, wenn die Systemeinheiten der Leistungsaufnahmesteuerinsel deaktiviert sind. Die stufenweise Einstellung bis zu einer Zieltaktfrequenz ermöglicht außerdem eine geringere Dimensionierung der Stromversorgungseinheit 2, da durch die feine Abstufung zwischen verschiedenen ansteuerbaren Taktfrequenzen keine Leistungsspitzen beim Umschalten auftreten können. Innerhalb der Leistungsaufnahmeinseln 15, 16, 17 können die entsprechenden erfindungsgemäßen Systemeinheiten zu dem so ausgelegt sein, dass die entsprechenden Aktivitätsüberwachungseinheiten mit einer niedrigeren Frequenz getaktet sind als die jeweilige Systemeinheit selbst. Dadurch wird zusätzlich Leistungsverbrauch eingespart.The advantage of the common clock frequencies or clock signals CLK1, CLK2, CLK3 for the respective power receiving islands 15 . 16 . 17 Amongst other things, the associated system units consist in that the corresponding clock distribution line system or the clock distribution tree for the power receiving islands 15 . 16 . 17 switchable executable. Thereby, power dissipation in the clock distribution tree can be prevented when the system units of the power reception control island are deactivated. The stepwise adjustment up to a target clock frequency also allows a smaller dimensioning of the power supply unit 2 because the fine gradation between different controllable clock frequencies no power peaks can occur during switching. Within the power receiving islands 15 . 16 . 17 For example, the corresponding system units according to the invention can be designed such that the corresponding activity monitoring units are clocked at a lower frequency than the respective system unit itself. This additionally saves power consumption.

In der 3 ist beispielhaft ein System-on-Chip 101 mit nur einer Leistungsaufnahmeinsel 22 dargestellt.In the 3 is an example of a system-on-chip 101 with only one power receiving island 22 shown.

Es ist wiederum ein System-Performance-Monitor 8 vorgesehen, der eine Spannungsversorgungseinheit 2 und eine Taktsteuerungseinheit 18 steuert. Die Leistungsaufnahmeinsel 22 enthält vier Systemeinheiten 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, die hier beispielhaft als zentrale Prozessoreinheit 4-1, DMA-Controller 4-2 und zwei Peripheriesystemeinheiten 4-3, 4-4 dargestellt sind. Die Systemeinheiten 4-1, ..., 4-4 weisen jeweils Aktivitätsüberwachungseinheiten 14-1, 14-2, 14-3, 14-4 auf, die Betriebszustandssignale BZS1–BZS4 an den System-Performance-Monitor 8 liefern. Die zentrale Prozessoreinheit 4-1 und die DMA-Controllereinheit 4-2 sind hier als Master-Einheiten vorgesehen und über ein geeignetes Bussystem 23 an die als Slave-Einheiten ausgeführten Peripheriesystemeinheiten 4-3 und 4-4 gekoppelt. Die Peripherieeinheit 4-4 ist hier beispielhaft als Schnittstelleneinheit ausgeführt, um beispielsweise einen USB-Bus extern herauszubilden.It is again a system performance monitor 8th provided, which is a power supply unit 2 and a clock control unit 18 controls. The power consumption island 22 contains four system units 4-1 . 4-2 . 4-3 . 4-4 , here exemplified as the central processing unit 4-1 , DMA controller 4-2 and two peripheral system units 4-3 . 4-4 are shown. The system units 4-1 , ..., 4-4 each have activity monitoring units 14-1 . 14-2 . 14-3 . 14-4 on, the operating state signals BZS1-BZS4 to the system performance monitor 8th deliver. The central processor unit 4-1 and the DMA controller unit 4-2 are provided here as master units and via a suitable bus system 23 to the peripheral system units running as slave units 4-3 and 4-4 coupled. The peripheral unit 4-4 is here exemplified as an interface unit designed to externally form, for example, a USB bus.

Die Versorgungsspannungseinheit 2 liefert eine Versorgungsspannung VDD, VSS an die Leistungsaufnahmeinsel 22, und die Taktsteuerungseinheit 18 liefert ein entsprechendes Taktsig nal CLK1 an die Leistungsaufnahmeinsel 22. Die Taktsteuerungseinheit 18 ist derart ausgelegt, dass die entsprechenden Frequenzen der Taktsignale CLK1 in einer feinen Abstufung erfolgt, so dass beim Wechsel von einer zur nächsten Taktfrequenz keine Leistungsaufnahmespitzen entstehen. Dies führt zu einer gering dimensionierten Versorgungsspannungseinheit 2. Ferner ist die Taktsteuerungseinheit so ausgelegt, dass sie vollständig durch den System-Performance-Monitor 8 abschaltbar ist und somit kein Ausgangstaktsignal CLK1 an die Leistungsaufnahmeinsel 22 liefert. Dadurch ist der gesamte Leitungsbaum, welcher zur Verteilung des entsprechenden Taktsignals CLK1 dient, nicht stromdurchflossen, wodurch erheblich Leistung eingespart wird.The supply voltage unit 2 supplies a supply voltage VDD, VSS to the power receiving island 22 , and the clock control unit 18 supplies a corresponding clock signal CLK1 the power consumption island 22 , The clock control unit 18 is designed so that the corresponding frequencies of the clock signals CLK1 is performed in a fine gradation, so that arise when switching from one to the next clock frequency no power consumption peaks. This leads to a small-sized supply voltage unit 2 , Further, the clock control unit is designed to be fully implemented by the system performance monitor 8th can be switched off and thus no output clock signal CLK1 to the power receiving island 22 supplies. As a result, the entire line tree, which is used for distribution of the corresponding clock signal CLK1, is not current-flowed through, whereby considerable power is saved.

In der hier dargestellten beispielhaften Leistungsaufnahmeinsel 22 ist auch das interne Bussystem 23 mit dem von der Taktsteuerungseinheit 18 gelieferten Taktsignal CLK1 getaktet. Bei bestimmten Leistungsaufnahmeinseln, die hauptsächlich Peripheriesystemeinheiten aufweisen, kann es vorteilhaft sein, eine Insel mit besonders niedriger Takfrequenz vorzuhalten.In the exemplary power receiving island shown here 22 is also the internal bus system 23 with that of the clock control unit 18 clock signal CLK1 clocked. In certain power receiving islands, which mainly comprise peripheral system units, it may be advantageous to provide an island with a particularly low clock frequency.

In der 4 ist ein DMA-Controller als Systemeinheit zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen eingebetteten Datenverarbeitungssystem gezeigt.In the 4 For example, a DMA controller is shown as a system unit for use in an embedded data processing system according to the invention.

Der DMA-Controller 4 weist Schnittstellen 24, 25, 26 auf, zum Ankoppeln von Peripheriesystemeinheiten 27, 28, 29. Es ist eine Datensendekontrolleinheit 30 und eine Datenempfangskontrolleinheit 31 vorgesehen. Ferner hat der DMA-Controller 4 einen Sende-/Empfangsarbiter 32 über den der DMA-Controller an einen Speicher-Controller 33 gekoppelt ist. Es ist eine Taktsteuerungseinheit 18 vorgesehen, die jeweils Taktsignale CLK1, CLK2, CLK3, CLK4 an die Sende- und Datenempfangskontrolleinheit, ein Konfigurationsregister 34 und die Aktivitätsüberwachungseinheit 14 liefert.The DMA controller 4 has interfaces 24 . 25 . 26 on, for coupling peripheral system units 27 . 28 . 29 , It is a data transmission control unit 30 and a data reception control unit 31 intended. Furthermore, the DMA controller has 4 a send / receive arbiter 32 via the DMA controller to a memory controller 33 is coupled. It is a clock control unit 18 provided, the respective clock signals CLK1, CLK2, CLK3, CLK4 to the transmission and data reception control unit, a configuration register 34 and the activity monitor 14 supplies.

Die Aktivitätsüberwachungseinheit 14 ist an die Schnittstelleneinrichtung 24, 25, 26, die Datensendekontrolleinheit 30 und die Datenempfangskontrolleinheit 31 gekoppelt und erhält Statusinformationen über zu bearbeitende Transferanfragen, Aktivitäten der Datensende- und Datenempfangskontrolleinheit 30, 31 und über angefragte Datendurchsatzraten von den Peripheriesystemeinheiten 27, 28, 29.The activity monitoring unit 14 is to the interface device 24 . 25 . 26 , the data transmission control unit 30 and the data reception control unit 31 coupled and receives status information about transfer requests to be processed, activities of the data transmission and data reception control unit 30 . 31 and requested data throughput rates from the peripheral system units 27 . 28 . 29 ,

In dem erfindungsgemäßen DMR-Controller 4 ist außerdem ein abschaltbares Konfigurationsregister 34 vorgesehen, das an eine CPU 35 in dem entsprechenden eingebetteten System angekoppelt ist. Die Schnittstelleneinheiten 24, 25, 26, das Konfigurationsregister 34, die Datenempfangskontrolleinheit 31 und die Datensendekontrolleinheit 30 sind jeweils mit unterschiedlichen Taktfrequenzen betreibbar, bzw. die verschiedenen Taktsignale CLK1–CLK4 und deren Taktfrequenzen werden durch den System-Performance-Monitor 8 vorgegeben, der die Frequenzen in Abhängigkeit von den Betriebszustandssignalen BZS, welche von der Aktivitätsüberwachungseinheit 14 geliefert werden, bestimmt. Dadurch, dass die einzelnen Logikelemente in dem DMA-Controller 4 individuell taktbar sind, kann die Leistungsaufnahme des DMA-Controllers 4 reduziert werden. Beispielsweise kann die Taktfrequenz für die Datenempfangskontrolleinheit 31 reduziert werden, wenn von den Peripherieeinheiten 27, 28, 29 keine Anfragen zum Senden von Daten vorliegen. Dadurch, dass Datenanfragen von den Peripherieeinheiten 27, 28, 29 als Statusinformation der Aktivitätsüberwachungseinheit 14 zugeführt werden und diese derartige Informationen als Betriebszustandsignale dem Systems-Performance-Monitor zuführt, kann die Leistungszuweisung in Form von Taktfrequenzen auf die funktionellen Blöcke 30, 31, 34 des DMA-Controllers 4 effizient erfolgen. Zudem können die Peripherieeinheiten 27, 28, 29 selbst in einen Zustand mit geringer Leistungsaufnahme gebracht werden, wenn kein Datentransfer mit diesen Peripherieeinheiten angefragt ist. In diesem Fall schaltet der System-Performance-Monitor 8 die entsprechenden Taktsignale ab.In the DMR controller according to the invention 4 is also a disable configuration register 34 provided to a CPU 35 is coupled in the corresponding embedded system. The interface units 24 . 25 . 26 , the configuration register 34 , the data reception control unit 31 and the data transmission control unit 30 are each operable with different clock frequencies, and the different clock signals CLK1-CLK4 and their clock frequencies are through the system performance monitor 8th given the frequencies in dependence on the operating state signals BZS, which of the activity monitoring unit 14 be delivered, determined. This causes the individual logic elements in the DMA controller 4 can be individually clocked, the power consumption of the DMA controller 4 be reduced. For example, the clock frequency for the data reception control unit 31 be reduced when from the peripheral units 27 . 28 . 29 there are no requests to send data. This allows data requests from the peripheral units 27 . 28 . 29 as status information of the activity monitoring unit 14 and supplies such information as operating state signals to the system performance monitor, the power allocation may be in the form of clock frequencies to the functional blocks 30 . 31 . 34 of the DMA controller 4 done efficiently. In addition, the peripheral units 27 . 28 . 29 even brought into a state of low power consumption when no data transfer with these peripheral units is requested. In this case, the system performance monitor turns off 8th the corresponding clock signals.

In der 5 ist beispielhaft dargestellt, wann die Datenempfangskontrolleinheit 31 in einen Ruhezustand bzw. einen Zwischenzustand mit geringer Leistungsaufnahme versetzt wird.In the 5 is exemplified when the data reception control unit 31 is put into a sleep state or an intermediate state with low power consumption.

Falls eine Peripherieeinheit 27, die als Datenquelle wirkt, eine Speicherzugriffsanfrage an den DMR-Controller richtet, wird die Datenempfangskontrolleinheit 31 aktiviert bzw. deren zugeführtes Taktsignal CLK2 erhöht, wenn ein entsprechender DMA-Kanal aktiviert ist und wenn gleichzeitig ein gültiger Diskriptoreintrag in der Diskriptorliste 36 für den aktivierten DMA-Kanal vorliegt. Ist die Datenempfangskontrolleinheit 31 somit durch ein deratiges Wake-up-request aktiviert worden, empfängt der DMA-Controller von der Peripherieeinheit 27 über die Schnittstelle 24 und die Datenempfangskontrolleinheit 31 Daten und überträgt diese an den angekoppelten Speicherkontroller 33.If a peripheral unit 27 acting as a data source, directing a memory access request to the DMR controller becomes the data reception control unit 31 or their supplied clock signal CLK2 increases if a corresponding DMA channel is activated and if at the same time a valid descriptor entry in the descriptor list 36 is present for the activated DMA channel. Is the data reception control unit 31 thus activated by a similar wake-up request, the DMA controller receives from the peripheral unit 27 over the interface 24 and the data reception control unit 31 Data and transmits them to the docked memory controller 33 ,

Auf ähnliche Weise kann auch das Konfigurationsregister 35 aus 4 abgeschaltet bzw. in einen stromsparenden Zustand versetzt werden, wenn seitens der CPU 35 kein Zugriff auf das Register 34 erfolgt, die Datenempfangskontrolleinheit 31 deaktiviert ist und die Datensendekontrolleinheit 30 deaktiviert ist. Sobald eine dieser drei Bedingungen nicht erfüllt ist, wird das Konfigurationsregister 35 hochgefahren bzw. getaktet.Similarly, the configuration register can also be used 35 out 4 switched off or put into a power-saving state, if the part of the CPU 35 no access to the register 34 takes place, the data reception control unit 31 is deactivated and the data transmission control unit 30 is disabled. Once one of these three conditions is not met, the configuration register becomes 35 started up or clocked.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen DMA-Controllers besteht insbesondere darin, dass die funktionellen Einheiten z. B. die Datensendekontrolleinheit 30 individuell taktbar, sind und somit nur bei Bedarf Leistung zieht. Insgesamt lässt sich somit der DMA-Controller extrem stromsparend ausführen. Die Einstellung der jeweiligen Betriebstaktfrequenz erfolgt vorzugsweise durch Vorgabe eines Frequenzbereiches für die einzelnen Taktsignale durch den System-Performance-Monitor 8. Zudem ist es von besonderem Vorteil, dass falls der System-Performance-Monitor 8 als Teil des Betriebssystems des Embed ded Systems ausgeführt ist, das Betriebssystem sowohl über aktive oder auszuführende Datentransfers innerhalb des DMA-Controllers in Kenntnis gesetzt ist und die Leistungszuteilung entsprechend regeln kann.An advantage of the DMA controller according to the invention is, in particular, that the functional units z. B. the Datenendekon troll unit 30 individually tactile, are and therefore draws power only when needed. Overall, the DMA controller can thus be extremely energy-efficient. The setting of the respective operating clock frequency is preferably carried out by specifying a frequency range for the individual clock signals by the system performance monitor 8th , In addition, it is of particular advantage that if the system performance monitor 8th As part of the embedded system operating system, the operating system is aware of both active or in-progress data transfers within the DMA controller and can regulate performance allocation accordingly.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, ist sie nicht darauf beschränkt sondern vielfältig modifizierbar. Insbesondere ist die Kombination von Leistungsaufnahmeinseln und weitere Systemeinheiten beliebig zugestalten. Wie anhand des Beispiels des DMA-Controllers ausgeführt wurde, sind die Systemeinheiten selbst hierarchisch mit Aktivitätsüberwachungseinheiten ausführbar, so dass auch die funktionellen Kerne der Systemeinheiten selbst getrennt und gezielt taktbar sind, um eine Leistungsaufnahmeminderung gegenüber einem Normalbetrieb zu erreichen. Ferner sind beliebige eingebettete Datenverarbeitungssystem aus funktionellen Systemeinheiten ausführbar, ohne von der erfindungsgemäßen Einrichtung einer Betriebszustandsüberwachung und Leistungsaufnahmesteuerung abzuweichen.Even though the present invention above based on preferred embodiments described, it is not limited thereto but variously modifiable. In particular, the combination of power receiving islands and configure further system units as required. As with the example of the DMA controller If the system units themselves are hierarchically executable with activity monitors, then so that also separates the functional cores of the system units themselves and are specifically tactile to reduce power consumption compared to one To reach normal operation. Furthermore, any embedded data processing system is made up functional system units executable, without the inventive device an operating state monitoring and power consumption control.

11
eingebettetes Datenverarbeitungssystemembedded Data processing system
22
SpannungsversorgungseinheitPower supply unit
33
TakterzeugungseinheitClock generation unit
44
Systemeinheitsystem unit
55
TaktanpassungseinheitStroke adjusting unit
66
VersorgungsspannungsanpassungseinheitPower supply matching unit
77
funktioneller Kernfunctional core
88th
System-Performance-MonitorSystem Performance Monitor
99
BetriebszustandsüberwachungseinheitOperating status monitoring unit
1010
LeistungsaufnahmesteuereinheitPower consumption control unit
1111
Speichereinrichtungmemory device
1212
TemperatursensoreinheitTemperature sensor unit
1313
SpannungssensoreinheitVoltage sensor unit
1414
AktivitätsüberwachungseinheitActivity monitoring unit
15, 16, 1715 16, 17
LeistungsaufnahmeinselPower consumption Island
18, 19, 2018 19, 20
TaktanpassungseinheitStroke adjusting unit
2121
Einrichtung zur FrequenzsteuerungFacility for frequency control
2222
LeistungsaufnahmeinselPower consumption Island
2323
Bussystembus system
24, 25, 2624 25, 26
SchnittstelleneinheitInterface unit
27, 28, 2927 28, 29
Peripherieeinheitperipheral unit
3030
DatensendekontrolleinheitData transmission control unit
3131
DatenempfangskontrolleinheitData reception control unit
3232
Sende-/EmpfangsarbiterTransmission / Empfangsarbiter
3333
Speicher-ControllerMemory controller
3434
Konfigurationsregisterconfiguration register
3535
CPUCPU
3636
Deskriptortabelledescriptor
100, 101100 101
eingebettetes Systemembedded system
BZIBZI
BetriebszustandsinformationOperating state information
SMSSMS
SpannungsmesssignalVoltage measurement signal
TMSTMS
TemperaturmesssignalTemperature measurement signal
BZS1–BZSNBZS1-BZSN
BetriebszustandssignaleOperating condition signals
VDD, VSSVDD, VSS
Versorgungsspannungsupply voltage
CLKS, CLK1–CLK4CLKS, CLK1-CLK4
Steuersignalcontrol signal
V1–V3V1-V3
Versorgungsspannungsupply voltage

Claims (20)

Eingebettetes Datenverarbeitungssystem (1) aus funktionellen Systemeinheiten (4-1, ..., 4-N) mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten (4-1, ..., 4-N) mit: a) mindestens einer Spannungsversorgungseinheit (2) zum Erzeugen einer Systemversorgungsspannung (VDD, VSS); b) mindestens einer Takterzeugungseinheit (3) zum Erzeugen eines Systemtaktsignals (CLKS); c) mehreren getakteten Systemeinheiten (4-1, 4-2, ..., 4-N), die jeweils mindestens eine steuerbare Taktanpassungseinheit (5-1, ..., 5-N), eine steuerbare Versorgungsspannungsanpassungseinheit (6-1, ..., 6-N) und eine Aktivitätsüberwachungseinheit (14-1, ..., 14-N) zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen BZS1, ..., BZSN) der jeweiligen Systemeinheit (4-1, ..., 4-N) aufweisen; d) einer Betriebszustandsüberwachungseinheit (9) zum Auswerten der Betriebszustandssignale (BZS1, ..., BZSN) und zum Bereitstellen von Betriebszustandsinformationen (BZI) des eingebetteten Systems (1); e) einer Speichereinrichtung (11) zum Speichern einer Ereignisdatenbank mit Versorgungsspannungs- und Taktsignalkonfigurationen des eingebetteten Systems (1) für vorgegebene Kombinationen der Betriebszustandssignale (BZS1–BZSN); und f) einer Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) zum Steuern der Taktanpassungseinheiten (5-1, ..., 5-N) und der Versorgungsspannungsanpassungseinheiten (6-1, ..., 6-N) in Abhängigkeit von den Betriebszustandsinformationen (BZI) zum dynamischen Regeln der Leistungsaufnahme der einzelnen Systemeinheiten (4-1, ..., 4-N); g) wobei die Leistungsaufnahmen kontinuierlich geregelt sind und die Ereignisdatenbank im Betrieb des eingebetteten Systems (1) von der Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) kontinuierlich angepasst wird.Embedded data processing system ( 1 ) from functional system units ( 4-1 , ..., 4-N ) with dynamic monitoring and regulation of the power consumption of the system units ( 4-1 , ..., 4-N ) with: a) at least one power supply unit ( 2 ) for generating a system supply voltage (VDD, VSS); b) at least one clock generation unit ( 3 ) for generating a system clock signal (CLKS); c) several clocked system units ( 4-1 . 4-2 , ..., 4-N ), each having at least one controllable clock adaptation unit ( 5-1 , ..., 5-N ), a controllable supply voltage adjustment unit ( 6-1 , ..., 6-N ) and an activity monitoring unit ( 14-1 , ..., 14-N ) for generating operating state signals BZS1, ..., BZSN) of the respective system unit ( 4-1 , ..., 4-N ) exhibit; d) an operating state monitoring unit ( 9 ) for evaluating the operating state signals (BZS1, ..., BZSN) and for providing operating state information (BZI) of the embedded system ( 1 ); e) a memory device ( 11 ) for storing an event database with embedded system supply voltage and clock signal configurations ( 1 ) for predetermined combinations of the operating state signals (BZS1-BZSN); and f) a power consumption control unit ( 10 ) for controlling the clock adjustment units ( 5-1 , ..., 5-N ) and the supply voltage adjustment units ( 6-1 , ..., 6-N ) as a function of the operating state information (BZI) for dynamically controlling the power consumption of the individual system units th ( 4-1 , ..., 4-N ); g) where the power consumptions are continuously controlled and the event database in the operation of the embedded system ( 1 ) from the power consumption control unit ( 10 ) is continuously adjusted. Eingebettetes System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Taktanpassungseinheit (18, 19, 20) vorgesehen ist zum Bilden eines Zwischentaktsignals (CLK1, CLK2, CLK3) aus dem Systemtaktsignal (CLK) für eine Auswahl von Systemeinheiten, wobei die Auswahl von Systemeinheiten eine Leistungsaufnahmeinsel (15, 16, 17) bildet.Embedded system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at least one further clock adjustment unit ( 18 . 19 . 20 ) is provided for forming an intermediate clock signal (CLK1, CLK2, CLK3) from the system clock signal (CLK) for a selection of system units, wherein the selection of system units comprises a power receiving island (CLK1). 15 . 16 . 17 ). Eingebettetes System (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahl von Systemeinheiten von einer gemeinsamen Versorgungsspannung (V1, V2, V3) versorgt ist, die von der Spannungsversorgungseinheit (2) geliefert ist, wobei die Auswahl von Systemeinheiten eine Leistungsaufnahmeinsel (15, 16, 17) bildet.Embedded system ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a selection of system units of a common supply voltage (V1, V2, V3) is supplied by the power supply unit ( 2 ), the selection of system units comprising a power receiving island ( 15 . 16 . 17 ). Eingebettetes System (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Auswahl zugehörigen Systemeinheiten räumlich benachbart angeordnet sind.Embedded system ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the selection of the associated system units are arranged spatially adjacent. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswahl von Systemeinheiten das Systemtaktsignal (CLK) oder das Zwischentaktsignal (CLK1, CLK2, CLK3) über ein schaltbares Taktverteilungsleitungssystem zugeführt ist.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims 2-4, characterized in that the selection of system units, the system clock signal (CLK) or the intermediate clock signal (CLK1, CLK2, CLK3) is supplied via a switchable clock distribution line system. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktanpassungseinheiten (5-1, ..., 5-N, 18, 19, 20) jeweils mindestens einen Frequenzteiler aufweisen zum stufenweisen Erzeugen von internen Taktsignalen mit einer gegenüber dem Systemtaktsignal (CLK) vielfachen Taktperiode.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the clock adjustment units ( 5-1 , ..., 5-N . 18 . 19 . 20 ) each comprise at least one frequency divider for the stepwise generation of internal clock signals having a clock cycle that is a multiple of the system clock signal (CLK). Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingebettete System vollständig integriert als System on Chip ausgeführt ist.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the embedded system is designed completely integrated as a system on chip. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Temperatursensoreinheit (12) vorgesehen ist zum Messen von Betriebstemperaturen in dem eingebetteten System (1) und zum Erzeugen von Temperaturmesssignalen (TMS) für die Betriebszustandsüberwachungseinheit (9).Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one temperature sensor unit ( 12 ) is provided for measuring operating temperatures in the embedded system ( 1 ) and for generating temperature measurement signals (TMS) for the operating state monitoring unit ( 9 ). Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Spannungssensoreinheit (13) vorgesehen ist zum Messen von Versorgungsspannungen in dem eingebetteten System (1) und zum Erzeugen von Spannungsmesssignalen (SMS) für die Betriebszustandsüberwachungseinheit (9).Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one voltage sensor unit ( 13 ) is provided for measuring supply voltages in the embedded system ( 1 ) and for generating voltage measurement signals (SMS) for the operating state monitoring unit ( 9 ). Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Systemeinheit (4-1, ..., 4-N) als Mikroprozessor, DMA-Controller, digitaler Signalprozessor, Speichereinrichtung, Bussystem, Systemzeitmesseinrichtung oder Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one system unit ( 4-1 , ..., 4-N ) is designed as a microprocessor, DMA controller, digital signal processor, memory device, bus system, system time measuring device or communication interface. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Betriebszustandssignale (BZS1, BZS2) den Leistungsbedarf der jeweiligen Systemeinheit (4-1, ..., 4-N) anzeigen.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the respective operating state signals (BZS1, BZS2) the power requirement of the respective system unit ( 4-1 , ..., 4-N ) Show. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Aktivitätsüberwachungseinheiten (14-1, ..., 14-N) mit einer niedrigeren Frequenz getaktet ist als die jeweilige Systemeinheit (4-1, ..., 4-N).Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the activity monitoring units ( 14-1 , ..., 14-N ) is clocked at a lower frequency than the respective system unit ( 4-1 , ..., 4-N ). Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) die Taktanpassungseinheiten (5-1, ..., 5-N, 18, 19, 20) derart steuert, dass eine vorgegebene Zieltaktfrequenz für die jeweilige Taktanpassungseinheit (5-1, ..., 5-N, 18, 19, 20) durch schrittweises Schalten der Taktfrequenz erreicht wird.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the power consumption control unit ( 10 ) the clock adjustment units ( 5-1 , ..., 5-N . 18 . 19 . 20 ) such that a predetermined target clock frequency for the respective clock adjustment unit ( 5-1 , ..., 5-N . 18 . 19 . 20 ) is achieved by stepwise switching of the clock frequency. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine CPU als Systemeinheit Cache-Hit/Miss-Signale, Translation Lookaside Buffer-Hit/Miss-Signale und/oder Write Table Merge/No-Merge-Signale als Betriebszustandssignale liefert.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a CPU as a system unit provides cache hit / miss signals, translation lookaside buffer hit / miss signals and / or write table merge / no-merge signals as operating state signals. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) als zentrale Prozessoreinheit des eingebetteten Systems (1) ausgeführt ist.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the power consumption control unit ( 10 ) as the central processing unit of the embedded system ( 1 ) is executed. Eingebettetes System (1) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahmesteuereinheit (10) als Teil eines Betriebssystems des eingebetteten Systems (1) ausgeführt ist.Embedded system ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the power consumption control unit ( 10 ) as part of an embedded system operating system ( 1 ) is executed. DMA-Controller (4) für ein eingebettetes Datenverarbeitungssystem (1) mit dynamischer Überwachung und Regelung der Leistungsaufnahme der Systemeinheiten (4-1, ..., 4-N) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1–16, mit: a) mindestens einer Schnittstelle (24, 25, 26) zum Ankoppeln einer Peripheriesystemeinheit (27, 28, 29); b) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Sendetaktsignal (CLK1) getakteten Datensendekontrolleinheit (30) zum Senden von Daten an eine angeschlossene Peripheriesystemeinheit (27, 28, 29), wobei das Sendetaktsignal von einer ersten Taktanpassungseinheit (18) geliefert ist; c) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Empfangstaktsignal (CLK2) getakteten Datenempfangskontrolleinheit (31) zum Empfangen von Daten von einer angeschlossenen Peripheriesystemeinheit (27, 28, 29), wobei das Empfangstaktsignal (CLK2) von einer zweiten Taktanpassungseinheit (18) geliefert ist; d) mindestens einer abschaltbaren, mit einem Überwachungstaktsignal (CLK4) getakteten Aktivitätsüberwachungseinheit (14) zum Erzeugen von Betriebszustandssignalen (BZS) für die Betriebszustandsüberwachungseinheit (8, 9), wobei das Überwachungstaktsignal (CLK4) von einer dritten Taktanpassungseinheit (18) geliefert ist, und wobei die Betriebszustandsüberwachungssignale (BZS) zumindest Informationen über Speicherzugriffsanfragen der Peripherieeinheiten (27, 28, 29) und Datendurchsatzraten an die Betriebszustandsüberwachungseinheit (8, 9) liefert; e) wobei die Taktanpassungseinheiten (18) von der Leistungsaufnahmesteuerungseinheit (8, 10) gesteuert sind und die Sende-, Empfangs- und Überwachungstaktsignale (CLK1, CLK2, CLK3) in Abhängigkeit von den Speicherzugriffsanfragen und Datendurchsatzraten angepasst sind.DMA controller ( 4 ) for an embedded data processing system ( 1 ) with dynamic monitoring and regulation of the power consumption of the system units ( 4-1 , ..., 4-N ) according to at least one of the preceding claims 1-16, with: a) at least one interface ( 24 . 25 . 26 ) for coupling a peripheral system unit ( 27 . 28 . 29 ); b) at least one turn-off data transmission control unit clocked with a transmission clock signal (CLK1) ( 30 ) for sending data to a connected peripheral system unit ( 27 . 28 . 29 ), wherein the transmit clock signal from a first clock adjustment unit ( 18 ) is delivered; c) at least one disconnectable data reception control unit clocked by a receive clock signal (CLK2) ( 31 ) for receiving data from a connected peripheral system unit ( 27 . 28 . 29 ), wherein the receive clock signal (CLK2) from a second clock adjustment unit ( 18 ) is delivered; d) at least one deactivatable activity monitoring unit clocked with a monitoring clock signal (CLK4) ( 14 ) for generating operating state signals (BZS) for the operating state monitoring unit ( 8th . 9 ), wherein the monitoring clock signal (CLK4) from a third clock adjustment unit ( 18 ), and wherein the operating state monitoring signals (BZS) at least information about memory access requests of the peripheral units ( 27 . 28 . 29 ) and data throughput rates to the operating state monitoring unit ( 8th . 9 ) supplies; e) the clock adjustment units ( 18 ) from the power consumption control unit ( 8th . 10 ) and the transmit, receive and monitor clock signals (CLK1, CLK2, CLK3) are adjusted in response to the memory access requests and data throughput rates. DMA-Controller (4) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein abschaltbares Konfigurationsregister (34) für Konfigurationsdaten des DMA-Controllers (4) vorgesehen ist.DMA controller ( 4 ) according to claim 17, characterized in that at least one deactivatable configuration register ( 34 ) for configuration data of the DMA controller ( 4 ) is provided. DMA-Controller (4) nach einem der Ansprüche 17 oder 18 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Leistungsaufnahmesteuereinheit (9, 10) mittels Steuersignalen (CT) eine obere und eine untere Grenze der jeweiligen Taktfrequenzen der Sende-, Empfangs- und Überwachungstaktsignale (CLK1–CLK3) festgelegt ist.DMA controller ( 4 ) according to one of claims 17 or 18, characterized in that by the power consumption control unit ( 9 . 10 ) by means of control signals (CT) an upper and a lower limit of the respective clock frequencies of the transmission, reception and monitoring clock signals (CLK1-CLK3) is fixed. DMA-Controller (4) nach wenigstens einem der Ansprüche 17–19 dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Deskriptortabelle (36) für die Datensendekontrolleinheit (30) und die Datenempfangskontrolleinheit (31) vorgesehen ist, wobei die jeweilige Datensende- oder Empfangskontrolleinheit (30, 31) deaktiviert wird, falls kein gültiger Deskriptoreintrag vorliegt.DMA controller ( 4 ) according to at least one of claims 17-19, characterized in that in each case a descriptor table ( 36 ) for the data transmission control unit ( 30 ) and the data reception control unit ( 31 ), wherein the respective data transmission or reception control unit ( 30 . 31 ) is deactivated if there is no valid descriptor entry.
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