(54)【発明の名称】チップ・ツー・チップリンクを通じて共有メモリへのアクセスを支援するシステムオンチップ、その動作方法、及び該システムオンチップを含む電子システム
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1半導体装置のCPUがイナクティブ状態であり、前記第2半導体装置がアクティブ状態である場合、前記第1半導体装置の前記CPUは、パワーオフになるが、前記メモリアクセス経路部は、パワーオンになって、前記第2半導体装置が、前記メモリ装置にアクセスすることができる請求項1に記載の電子システム。
前記第1半導体装置の前記CPUがイナクティブ状態で、前記第2半導体装置がイナクティブ状態になれば、前記第1半導体装置の前記メモリアクセス経路部もパワーオフになる請求項2に記載の電子システム。
前記第1半導体装置の前記メモリアクセス経路部がパワーオフになっている状態で、前記第2半導体装置がアクティブ状態になって、前記第1半導体装置にインターフェース連結要請を行えば、前記第1半導体装置のCPUの介入なしに、前記第1半導体装置の前記メモリアクセス経路部がパワーオンされて、
前記メモリアクセス経路部がパワーオンになれば、
前記物理的インターフェースコントローラは、前記物理的インターフェース部の前記DLLロッキング動作を開始させるためのロックスタート信号を印加し、前記ロックスタート信号に応答して、前記DLLロッキング動作が完了した時、前記物理的インターフェース部から出力されるロックキング完了信号を受信して、前記メモリコントローラに送る請求項3に記載の電子システム。
前記半導体装置のCPUはイナクティブされた状態で、前記遠隔半導体装置が、前記メモリ装置にアクセスするための経路であるメモリアクセス経路部は、パワーオンになることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の動作方法。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本明細書に添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態による電子システムの概略的なブロック図である。
電子システム1は、第1半導体装置10、第2半導体装置20、共有メモリ装置30、及びパワーユニット40を含む。
第1半導体装置10は、電子システムのシステムプロセッサであり得る。第1半導体装置10は、共有メモリ装置30にアクセスするためのメモリインターフェースを備えて、共有メモリ装置30に直接アクセスすることができる。
第2半導体装置20は、第1半導体装置10を通じてメモリ装置30にアクセスすることができる。すなわち、第2半導体装置20は、自体にはメモリを有さず、第1半導体装置10に連結されたメモリ装置30を共有する。
【0011】
パワーユニット40は、第1及び第2半導体装置10、20及び共有メモリ装置30に電源を供給する。
電子システム1は、図示された構成要素以外に、入力装置、クロックユニット、出力装置などをさらに含みうることはいうまでもない。入力装置は、キーパッド、ボタン、タッチスクリーンなどであり、出力装置は、ディスプレイ装置、オーディオ出力装置などであり得る。
【0012】
電子システム1は、携帯電話(mobile phone)、スマートフォン(smartphone)、タブレットPC(Tablet Personal Computer)、PDA(Personal Digital Assistant)、またはPMP(Poetable Multimedia Player)、MP3プレーヤ、またはカーナビゲーション(automotive navigation system)のような移動型の装置(mobile device)、小型機器(Handheld Device)または小型コンピュータ(Handheld Computer)を意味する。
第1半導体装置10は、システムオンチップ(SoC)として具現可能であり、一例として、アプリケーションプロセッサとして具現可能である。第2半導体装置20は、モデムであり得るが、これに限定されるものではない。
【0013】
図2は、
図1に示された第1及び第2半導体装置の概略的な構成ブロック図である。
図2を参照すると、第1半導体装置10は、CPU11、第2半導体装置20とインターフェースするための第1装置インターフェース部13、バス14及びメモリ装置30にアクセスするためのメモリインターフェース部15を含む。
CPU11は、第1半導体装置10の動作を全般的に制御することができる。
第1装置インターフェース部13は、第2半導体装置20とインターフェースするための機能ブロックである。バス14は、第1装置インターフェース部13を第1半導体装置10のCPU11及びメモリコントローラ16に接続する。
【0014】
メモリインターフェース部15は、メモリコントローラ16、物理的インターフェースコントローラ17及び物理的インターフェース部18を含む。メモリコントローラ16は、メモリ装置30の動作を制御する。物理的インターフェース部18は、メモリコントローラ16の制御によって、メモリ装置30とメモリコントローラ16との間に交換される信号のタイミングを調節する。
物理的インターフェースコントローラ17は、第2半導体装置20のインターフェース連結要請に応答して、物理的インターフェース部18のDLLロッキング動作を制御する。さらに具体的には、物理的インターフェースコントローラ17は、CPU11の介入なしにDLLの動作を制御する。
【0015】
第2半導体装置20は、CPU21、第2装置インターフェース部23、及びバス24を含む。CPU21は、第2半導体装置20の動作を全般的に制御することができる。第2装置インターフェース部23は、第1半導体装置10とインターフェースするための機能ブロックである。
第2バス24は、第2装置インターフェース部23を第2半導体装置20のCPU21と接続する。
【0016】
本発明の一実施形態で、メモリ装置30は、SDRAMであり得る。これにより、物理的インターフェース部18は、DDR物理的インターフェース部であり得る。また、第1装置インターフェース部13と第2装置インターフェース部23は、DRAMインターフェースによって相互インターフェースすることができる。
図3は、第1半導体装置のイナクティブ状態での電子システムの動作を説明する図である。
図3を参照して、第1半導体装置のイナクティブ状態での電子システムの動作を説明すれば、次の通りである。
【0017】
第1半導体装置10は、電力消費を減らすために、既定の条件によってパワーダウンモードに入ることができる。既定の条件とは、例えば、一定時間ユーザの入力がない場合であり得るが、これに限定されるものではない。パワーダウンモードで第1半導体装置10のCPU11は、イナクティブ状態になる。しかし、第2半導体装置20がアクティブ状態であれば、第2半導体装置20が、第1半導体装置10を通じて共有メモリ30にアクセスできるように、第1半導体装置10のメモリアクセス経路部は、パワーオン状態である。メモリアクセス経路部は、第2半導体装置20がメモリ30にアクセス時に経由する第1半導体装置10の経路であって、第1装置インターフェース部13、バス14及びメモリインターフェース部15を含みうる。
図3に示したように、第1半導体装置10が、イナクティブである状態で第2半導体装置20がアクティブである場合、第1装置インターフェース部13、バス14及びメモリインターフェース部15のみパワーオン(すなわち、アクティブ状態)になって、残り(例えば、CPU)は、パワーオフになることが分かる。
【0018】
図4は、第1及び第2半導体装置いずれもイナクティブ状態を説明する図である。第1半導体装置10が、イナクティブ状態で第2半導体装置20もイナクティブ状態になれば、まず、第1及び第2半導体装置10、20間の第1装置インターフェース13、23の連結が終了(disconnect)した後、第1半導体装置10のメモリアクセス経路部、すなわち、第1装置インターフェース部13、バス14及びメモリインターフェース部15さえもパワーオフになる。
第2半導体装置20が、イナクティブ状態から再びアクティブ状態になれば、第1半導体装置10の全体をパワーオンせず、メモリアクセス経路部のみをパワーオンして、第2半導体装置20が、メモリ装置30をアクセス可能にする。
【0019】
すなわち、第1半導体装置10が、イナクティブ状態で第2半導体装置20は、反復的にアクティブ、イナクティブされることができるために、第1半導体装置10は、システムの全体をパワーオンせず、第2半導体装置20の状態によって、メモリアクセス経路部のみを反復的にパワーオン(power−on)/オフ(off)することができる。
前述したように、本発明の実施形態によれば、第1半導体装置10のCPU11が、イナクティブ状態である時、第2半導体装置20が、アクティブ状態になれば、CPU11の介入なしにメモリアクセス経路部13、14、15のみをアクティブして、第2半導体装置20が、メモリ装置30をアクセス可能にする。
【0020】
図5は、
図2に示されたメモリインターフェース部の一実施形態を示す構成ブロック図である。
メモリインターフェース部15は、メモリコントローラ16、物理的インターフェース部18、及び物理的インターフェースコントローラ17を含む。メモリコントローラ16は、メモリ装置30をコントロールする。物理的インターフェース部18は、メモリコントローラ16の制御によって、メモリ装置30とメモリコントローラ16との間に交換される信号のタイミングを調節する。タイミング調節のために、物理的インターフェース部18は、DLLを含む。
物理的インターフェースコントローラ17は、第2半導体装置20のインターフェース連結要請に応答して、物理的インターフェース部18のDLLロッキング動作を制御する。さらに具体的には、物理的インターフェースコントローラ17は、CPU11の介入なしにDLLの動作を制御する。
【0021】
図6は、DLL制御動作を説明するタイミング図である。
第1動作区間OP1は、第1半導体装置10がパワーアップされて、PLL(Phase−Locked Loop、図示せず)が動作する区間である。第2動作区間OP2では、DLLロックキング動作がなされる。メモリコントローラ16が、DLLのロックキング動作を開始するために、ロックスタート信号lock_startを物理的インターフェースコントローラ17に印加され、これに応答して、物理的インターフェースコントローラ17は、ロックスタート信号lock_start_ctrlを物理的インターフェース18に印加する。そうすると、ロックスタート信号lock_start_ctrlに応答して、物理的インターフェース18のDLLは、ロックキング動作を開始できる。
【0022】
DLLロックキング動作が始まることによって、物理的インターフェース18の内部的にロックキング値lock_valueが発生する。所定時間後、DLLのロックキングがなされば、物理的インターフェース18は、DLLのロックキングが完了したことを表わすDLLロックキング完了信号dll_locked_ctrlを物理的インターフェースコントローラ17に送り、物理的インターフェースコントローラ17は、これをメモリコントローラ16に送る。DLLのロックキングが完了すれば、第3動作区間OP3に進入する。第3動作区間OP3では、メモリ30の初期化がなされる。メモリ30の初期化が完了すれば、第4区間OP4でメモリアクセスがなされうる。
【0023】
第5区間OP5は、メモリアクセス経路部13、14、15がパワーオフになる区間である。この区間OP5では、メモリ30は、セルフリフレッシュモードで動作する。第6区間OP6で、第1半導体装置10のメモリアクセス経路部13、14、15のみアクティブにされる。CPU11は、イナクティブ状態に保持される。
第6区間OP6で、物理的インターフェースコントローラ17が、物理的インターフェース18のDLLのロッキング動作を開始させるためのロックスタート信号lock_start_ctrlを印加する。例えば、物理的インターフェースコントローラ17は、所定時間ロックスタート信号lock_strat_ctrlを“ロジックロー”レベルに駆動した後、再び“ロジックハイ”レベルに遷移させることができる。
【0024】
ロックスタート信号lock_strat_ctrlに応答して、DLLは、ロックキング動作を開始できる。DLLは、ロックキング動作が始まることによって、物理的インターフェース18の内部的にロックキング値lock_valueが発生する。所定時間後、DLLのロックキングがなされば、物理的インターフェース18は、DLLのロックキングが完了したことを表わすDLLロックキング完了信号dll_locked_ctrlを物理的インターフェースコントローラ17に送り、物理的インターフェースコントローラ17は、これをメモリコントローラ16に送る。
【0025】
次いで、図示されていないが、第1半導体装置10は、第2半導体装置20とのインターフェースをイネーブルし、第2半導体装置20のインターフェース連結要請に対する応答を第2半導体装置20に伝送することによって、第2半導体装置20が、第1半導体装置10を通じてメモリ装置30にアクセス可能となる。
メモリコントローラ16は、パワーオフになる場合に、パワーダウンモード(または、ローパワーモード)に入り、あらゆる内部状態を保有するようになっている。したがって、メモリコントローラ16が、再びパワーオンになれば、制御信号は、元の状態を保持する。メモリコントローラ16が、パワーオフになる場合、物理的インターフェース18は、引き続きパワー供給がなされうるが、クロックは中止される。したがって、パワーオン後に、再びDLLロックキングさせなければならない。本発明の実施形態によれば、メモリアクセス経路部のパワーオン後、物理的インターフェースコントローラ17が、物理的インターフェースのDLLロックキングを開始させることによって、CPU11の介入なしにDLLロックキングがなされうる。
【0026】
図7は、本発明の比較例によるメモリインターフェース部の一例を示す構成ブロック図である。
図7を参照すると、本発明の比較例に他のメモリインターフェース部35は、物理的インターフェースコントローラなしにメモリコントローラ36及び物理的インターフェース38を含みうる。
この場合、パワーオン後に、再び物理的インターフェース38のDLLをロックキングさせるために、CPU31が、メモリコントローラ35を再び構成(configuration)しなければならない。すなわち、CPU31を再びパワーオンして、リブーティング(re−booting)過程を経なければならないために、長時間が必要であり、パワー消費も大きい。
ところが、本発明の実施形態によれば、前述したように、パワーオフ状態で再びパワーオンになった後、物理的インターフェースコントローラ17が、DLLロックキングに必要な信号を制御することによって、CPU11の介入なしにDLLロックキングがなされうる。これにより、所要時間及び電力消費を減らしうる。
【0027】
図8は、本発明の実施形態による電子システムの動作方法を示すフローチャートである。
図8を参照すると、第1及び第2半導体装置がいずれもアクティブ状態では、装置間のインターフェース(inter−unit interface)は連結される(ステップS10)。
第1及び第2半導体装置が、いずれもアクティブ状態で第1半導体装置がイナクティブ状態になりうる(ステップS12)。第1半導体装置がイナクティブ状態になれば、第1半導体装置でメモリ装置30にアクセスするためのメモリアクセス経路部を除き、他の構成要素はパワーオフになる(ステップS14)。
【0028】
次いで、第2半導体装置もイナクティブ状態になれば、第2半導体装置は、第1半導体装置とのインターフェースを切る(ステップS16)。
そうすると、第2半導体装置のためにパワーオンになっていた第1半導体装置のメモリアクセス経路部さえパワーオフになる(ステップS18)。
第2半導体装置が、イナクティブ状態からアクティブ状態になれば、第1半導体装置にインターフェース連結を要請する(ステップS20)。
そうすると、第1半導体装置のメモリアクセス経路部を除いた他の構成要素は、パワーオフになった状態でCPUの介入なしにメモリアクセス経路部がパワーオンになる(ステップS22)。
【0029】
物理的インターフェースコントローラ17が、物理的インターフェースのDLLのロッキング動作を開始させるためのロックスタート信号を印加する(ステップS24)。例えば、物理的インターフェースコントローラ17は、所定時間ロックスタート信号を“ロジックロー”レベルに駆動することができる。
ロックスタート信号に応答して、DLLのロッキングが完了すれば(ステップS26で、YES)、第1半導体装置は、第2半導体装置とのインターフェースをイネーブルする(ステップS30)。S26段階で、DLLのロッキングが完了しなければ(ステップS26で、NO)、DLLのロッキングが完了するまで待機する。
第1半導体装置は、第2半導体装置とのインターフェースをイネーブルした後、第2半導体装置のインターフェース連結要請に対する応答を第2半導体装置に伝送する(ステップS32)。そうすると、第2半導体装置は、第1半導体装置を通じてメモリにアクセスする(ステップS34)。
【0030】
図9は、本発明の他の実施形態による電子システムを示す機能ブロック図である。
図9を参照すると、電子システム200は、携帯電話、スマートフォン、タブレットPC、PDA、または無線通信装置として具現可能であるが、これらに限定されるものではない。
電子システム200は、プロセッサ210、ディスプレイ装置220、無線送受信器230、入力装置240及びメモリ250を含みうる。
【0031】
無線送受信器230は、アンテナANTを通じて無線信号を送受信することができる。例えば、無線送受信器230は、アンテナANTを通じて受信された無線信号をプロセッサ210で処理される信号に変更することができる。
したがって、プロセッサ210は、無線送受信器230から出力された信号を処理し、該処理された信号をメモリ250またはディスプレイ220に伝送しうる。また、無線送受信器230は、プロセッサ210から出力された信号を無線信号に変更し、該変更された無線信号をアンテナANTを通じて外部装置に出力することができる。
【0032】
入力装置240は、プロセッサ210の動作を制御するための制御信号またはプロセッサ210によって処理されるデータを入力することができる装置であって、タッチパッド(touch pad)とコンピュータマウス(computer mouse)のようなポインティング装置(pointing device)、キーパッド(keypad)、またはキーボードとして具現可能である。
プロセッサ210は、メモリ250から出力されたデータ、無線送受信器230から出力されたデータ、または入力装置240から出力されたデータが、ディスプレイ220を通じてディスプレイされるように、ディスプレイ220の動作を制御することができる。
【0033】
本実施形態で、プロセッサ210は、前述した第1半導体装置10、無線送受信器230は、前述した第2半導体装置20に、そして、メモリ250は、前述したメモリ30にそれぞれ対応させることができる。
【0034】
図10は、本発明のさらに他の実施形態による電子システムを示す機能ブロック図である。
図10を参照すると、電子システム300は、PC(Personal Computer)、タブレットPC、ネットブック(net−book)、eリーダ(e−reader)、PDA、PMP、MP3プレーヤ、またはMP4プレーヤとして具現可能であるが、これらに限定されるものではない。
電子システム300は、プロセッサ310、入力装置320、ディスプレイ装置330、メモリ340及びモデム350を含みうる。
【0035】
プロセッサ310は、入力装置320を通じて入力されたデータによって、メモリ340に保存されたデータをディスプレイ330を通じてディスプレイすることができる。例えば、入力装置320は、タッチパッドまたはコンピュータマウスのようなポインティング装置、キーパッド、またはキーボードとして具現可能である。
プロセッサ310は、電子システム300の全般的な動作を制御し、メモリ340の動作を制御することができる。
【0036】
モデム350は、プロセッサ310を通じてメモリ340にアクセスする装置であって、電子システム300を通信ネットワーク(図示せず)に連結して、他の電子システム(例えば、PCなど)と通信可能にする。
本実施形態で、プロセッサ310は、前述した第1半導体装置10、モデム350は、前述した第2半導体装置20に、そして、メモリ340は、前述したメモリ30にそれぞれ対応させることができる。
【0037】
図11は、本発明のさらに他の実施形態による電子システムを示す機能ブロック図である。
図11を参照すると、電子システム500は、イメージ処理装置、例えば、デジタルカメラ、デジタルカメラ付き携帯電話、デジタルカメラ付きスマートフォン、またはデジタルカメラ付きタブレットPCとして具現可能であるが、これらに限定されるものではない。
電子システム500は、プロセッサ510、イメージセンサ520、ディスプレイ装置530、メモリ340及び集積回路チップ(IC)550を含みうる。
【0038】
イメージセンサ520は、光学イメージをデジタル信号に変換し、該変換されたデジタル信号は、プロセッサ510またはメモリ540に伝送される。プロセッサ510の制御によって、変換されたデジタル信号は、ディスプレイ530を通じてディスプレイされるか、またはメモリ540に保存することができる。
また、メモリ540′に保存されたデータは、プロセッサ510の制御によって、ディスプレイ530を通じてディスプレイされる。
ICモデム550は、プロセッサ510を通じてメモリ540にアクセスする装置であって、電子システム500を通信ネットワーク(図示せず)に接続可能にするチップであり得るが、これに限定されるものではない。
【0039】
本実施形態で、プロセッサ510は、前述した第1半導体装置10に、IC550は、前述した第2半導体装置20に、そして、メモリ540は、前述したメモリ30にそれぞれ対応させることができる。
本発明は、またコンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取れるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。
コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ROM、RAM、CD−ROM、磁気テープ、フロッピー(登録商標)ディスク、光データ保存装置などがある。
【0040】
また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードとして保存されて実行可能である。そして、本発明を具現するための機能的な(functional)プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。
【0041】
本発明は、図面に示された一実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。